1

ANALISIS SPEKTROSKOPIK KOMPLEKS BIS-4-HEKSILOKSIBENZILAMIN TEMBAGA(I) DENGAN

METODE AB INITIO

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Sains (S.Si) Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Islam Indonesia Jogjakarta

Diajukan oleh :

DEWI KUMUDANINGSIH SISWOYO No Mhs : 03612003

JURUSAN ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA JOGJAKARTA

2011

2

3

PERSEMBAHAN

“Dan Dia menundukkan untuk kamu apa yang ada di langit

dan apa yang ada di bumi semuanya, sebagai suatu rahmat daripada-Nya.

Sesungguhnya pada yang demikian itu, benar-benar terdapat ayat (bukti-bukti

kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang berpikir”

(QS. Al-Jatsiyah: 13)

“…. Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman dan orang-orang yang

diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. . . . . “

(QS. Al-Mujaadilah: 11 )

Kupersembahkan untuk Ayah dan Ibu yang

tersayang yang selalu mendukung aktivitas

ananda, suami dan adik-adik serta sahabatku

tersayang.

4

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji hanya bagi Allah SWT yang

telah melimpatkan rahmat dan karunia serta ampunan-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi yang berjudul “Analisis

Spektroskopik Kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) Dengan Metode

Ab Initio” yang menjadi salah satu persyaratan untuk mencapai program studi

strata-1 di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Islam

Indonesia. Penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan dalam penulisan

ini karena keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis. Namun penulis bersyukur

karena akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan.

Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari

bantuan banyak pihak yang telah menyediakan waktu, tenaga dan fikiran untuk

memberikan motivasi, nasihat atau saran kepada penulis. Oleh karena itu, dalam

kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Yandi Syukri, S.Si, M.Si, Apt, selaku Dekan F-MIPA Universitas

Islam Indonesia Jogjakarta.

2. Bapak Dr. Ria Armunanto, selaku Dosen Pembimbing I yang dengan

sangat sabar membimbing, memberikan saran, serta arahan selama

penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.

3. Bapak Dwiarso Rubiyanto, M.Si, selaku Dosen Pembimbing II yang selalu

memberikan motivasi, kritik, saran dan pengarahan dalam membantu

menyelesaikan skripsi.

5

4. Laboratorium Pusat Kimia Indonesia-Austria yang berkenan menyediakan

fasilitas penelitian.

5. Semua pihak, baik dari Fakultas MIPA UII maupun lainnya yang telah

berkenan membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini yang

tidak dapat disebut satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Penulis

harap karya tulis ini berguna bagi masyarakat dan perkembangan ilmu

pengetahuan.

Wassalamualaikum Wr.Wb.

Jogjakarta, Januari 2011

Penulis

6

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN iii

KATA PENGANTAR iv

DAFTAR ISI vi

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR LAMPIRAN xii

INTISARI xiii

ABSTRACT xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 4

1.3 Tujuan Penelitian 4

1.4 Manfaat Penelitian 4

1.5 Batasan Masalah 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

BAB III DASAR TEORI

3.1 Mekanika Kuantum 12

3.1.1 Persamaan Schrödinger 13

3.1.2 Metode Ab-Initio 14

3.1.3 Basis Set 20

7

3.2 Pemodelan Molekul 22

3.3 Optimasi Geometri 24

3.4 Celah Energi 25

3.5 Spektroskopi Molekul 27

3.5.1 Spektroskopi Ultraviolet dan Tampak 27

3.5.2 Spektroskopi Inframerah 30

3.6 Hipotesis Penelitian 32

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Alat 33

4.1.1 Perangkat Keras 33

4.1.2 Perangkat Lunak 33

4.2 Bahan 34

4.3 Cara Kerja 35

4.3.1 Optimasi Geometri dengan Metode MM+ 35

4.3.2 Optimasi Geometri dengan Metode Ab-Initio 36

4.3.3 Perhitungan Transisi Elektronik dengan Spektra UV 37

4.3.4 Perhitungan Spektra Vibrasi menggunakan Perhitungan Ab

initio 37

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Optimasi Geometri 39

5.2 Celah Energi 42

5.3 Serapan Ultraviolet 46

5.4 Spektra Inframerah 49

8

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan 53

6.2 Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

LAMPIRAN 56

9

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. [Ag(NH2-CH2-C6H4-OC6H13)2]+ 6

Gambar 2. Spektra inframerah CuPc dengan menggunakan basis set STO-3G 9

Gambar 3. Spektra inframerah CuPc dengan menggunakan basis set STO-6G 9

Gambar 4. Porifirin yang dikonjugasikan dengan Cu 11

Gambar 5. Diagram alir yang disederhanakan untuk perhitungan SCF 17

Gambar 6. Pita konduksi dan pita valensi pada berbagai material 25

Gambar 7. Struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) 34

Gambar 8. Diagram alir prosedur optimasi geometri struktur kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan metode MM+ 35

Gambar 9. Diagram alir prosedur optimasi geometri struktur kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan metode ab initio 36

Gambar 10. Struktur 2 dimensi bis-4-heksiloksibenzilamin 39

Gambar 11. Struktur 2 dimensi kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

39

Gambar 12. Senyawa bis-4- heksiloksibenzilamin teroptimasi 42

Gambar 13. Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

teroptimasi 42

Gambar 14. Diagram energi gap bis-4-heksiloksibenzilamin menggunakan basis

set STO-3G 44

Gambar 15. Diagram energi gap kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

menggunakan basis set STO-3G 45

10

Gambar 16. Spektra inframerah bis-4-heksiloksibenzilamin 51

Gambar 17. Spektra inframerah kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

51

11

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Energi Hasil Optimasi Geometri 41

Tabel 2. Energi HOMO-LUMO 44

Tabel 3. Spektra Transisi Elektronik 48

12

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Koordinat kartesian atom-atom penyusun bis-4-

heksiloksibenzilamin dari hasil seleksi program HyperChem 7.0 for

Windows 57

Lampiran 2. Koordinat kartesian atom-atom penyusun kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) dari hasil seleksi program

HyperChem 7.0 for Windows 58

Lampiran 3. Log File energi HOMO-LUMO senyawa bis-4-

heksilloksibenzilamin 59

Lampiran 4. Log File energi HOMO-LUMO senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) 60

Lampiran 5. Spektrum transisi elektronik berupa panjang gelombang dan

intensitas serapan senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin 62

Lampiran 6. Spektrum transisi elektronik berupa panjang gelombang dan

intensitas serapan senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) 62

Lampiran 7. Input Frekuensi Senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin dalam

Gaussian 98 for Windows 63

Lampiran 8. Input frekuensi senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) dalam Gaussian 98 for Windows 64

13

ANALISIS SPEKTROSKOPIK KOMPLEKS BIS-4-HEKSILOKSIBENZILAMIN TEMBAGA(I) DENGAN

METODE AB INITIO

INTISARI

Oleh

DEWI KUMUDANINGSIH SISWOYO 03612003

Telah dilakukan kajian mengenai analisis spektroskopi pada kompleks bis-

4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan perhitungan komputasi. Metode yang digunakan adalah ab initio tingkat Hartree- Fock (HF) dengan basis set minimal Slater Type Orbital-3 Gaussian (STO-3G). Tujuan penelitian ini adalah memperoleh celah energi, transisi elektron, dan serapan gugus C=C, C-O, C-N pada senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I). Kajian dilakukan dengan pembuatan model senyawa dan dilakukan langkah optimasi geometri menggunakan metode ab initio dilanjutkan dengan perhitungan transisi elektronik dan inframerah.

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa celah energi pada senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) adalah 1,23 eV. Hasil perhitungan komputasi tersebut menunjukkan bahwa senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) termasuk semikonduktor organik. Transisi elektronik senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) mengalami pergeseran merah dengan selisih panjang gelombang 2,72 nm sedangkan pada spektra inframerah mengalami pergeseran merah dengan perbedaan frekuensi serapan gugus C-C sebesar 6,75 cm-1, gugus C-O sebesar 102,22 cm-1 dan gugus C-N sebesar 32,8 cm-1. Kata kunci : kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I), celah energi, transisi elektronik, serapan inframerah, ab initio.

14

SPECTROSCOPIC ANALYSIS OF BIS-4-HEXYLOXYBENZYLAMINE COPPER(I) COMPLEX WITH

AB INITIO METHOD

ABSTRACT

DEWI KUMUDANINGSIH SISWOYO 03612003

Spectroscopic analysis of bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex with computational calculations has been done. The method used is the ab initio level Hartree-Fock (HF) with a minimal Slater basis set 3-Gaussian Type Orbital (STO-3G). The purpose of this study is to get the energy gap, electron transitions, and absorption of group C = C, C-O, C-N bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex. Modeling compound was done and geometry optimization on the next steps. This study was performed by using ab initio method followed by the calculate of electronic and infrared transition.

The result showed band gap bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex is 1,23 eV. Based on this result, the bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex is considered as an organic semiconductor. Electronic transition of bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex compound have red shifted with difference wavelength at 2,72 nm while in the infrared spectra red shifted with differences in absorption frequency C-C group at 6,75 cm-1, C-O group at 102,22 cm-1 and C-N group at 32,8 cm-1.

Keyword : bis-4-hexyloxybenzylamine copper(I) complex, the energy gap, electronic transition, infrared absorption, ab initio.

15

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Spektroskopi didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara

cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang

ilmu di mana cahaya tampak digunakan dalam teori-teori struktur materi serta

analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi

berkembang seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan

tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik

dan non-elektromagnetik.

Dewasa ini, bahan semikonduktor organik yang dikonjugasikan sangat

menarik untuk beberapa aplikasi optik dan elektronik. Senyawa tersebut

menggabungkan kemudahan pembuatannya dengan struktur kimianya yang

fleksibel yang dapat dirancang untuk maksud khusus. Semikonduktor organik

menyediakan keuntungan salah satunya dalam sintesis kimia bahan organik yang

tidak terbatas, variasi dalam modifikasi struktur molekul organik, dan yang paling

potensial adalah biaya fabrikasi yang lebih rendah dalam pembuatan piranti

elektronik. Karakteristik bahan semikonduktor didasarkan pada perhitungan

selisih energi HOMO-LUMO.

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) merupakan

bahan semikonduktor organik yang mampu menyerap sinar gelombang

elektromagnetik. Struktur senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

16

tembaga(I) mempunyai ikatan rangkap terkonjugasi yang memungkinkan

terjadinya proses serapan gelombang elektromagnetik untuk mengeksitasi

elektron-elektron dari tingkat dasar ke kondisi eksitasi. Beda energi antara tingkat

eksitasi dan tingkat dasar ini disebut dengan celah energi (band gap). Panjang

gelombang yang diserap oleh senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) terkait dengan beda energi kedua tingkat tersebut. Pada saat elektron-

elektron dari tingkat eksitasi kembali ke tingkat dasar akan memancarkan sinar

sesuai dengan panjang gelombang yang telah diserap. Panjang gelombang tersebut

mencirikan suatu tipe radiasi elektromagnetik, seperti gelombang radio,

ultraviolet, inframerah, tampak dan lain-lain yang secara langsung menjelaskan

bahwa senyawa tersebut dapat menyerap salah satu dari radiasi elektromagnetik

tersebut.

Eksperimen komputer memainkan peranan yang sangat penting dalam

perkembangan sains. Perkembangan komputasi yang sangat pesat, dimulai pada

tahun 1950 telah mengubah diskripsi suatu sistem kimia-fisika dengan masuknya

unsur baru diantara eksperimen dan teori yaitu eksperimen komputer, yang lebih

dikenal dengan nama komputasi sains (Pranowo, 2001).

Perkembangan komputer mengubah secara substansial hubungan tradisional

antara teori dan eksperimen. Simulasi komputer membutuhkan suatu metode yang

akurat dalam memodelkan suatu sistem yang dikaji. Simulasi sering dapat

dilakukan dengan kondisi yang sangat mirip dengan eksperimen sehingga hasil

dari perhitungan komputasi dapat dibandingkan secara langsung dengan

eksperimen. Selain itu juga, dapat mengkaji bagian yang tidak dapat dijangkau

17

secara eksperimen karena keterbatasan peralatan yang ada, serta waktu dan biaya

penelitian dapat ditekan seminimal mungkin.

Program yang digunakan dalam komputasi sains didasarkan pada berbagai

metode mekanika kuantum, salah satu metodenya yang berkembang adalah

metode ab initio. Metode ab initio ini mendiskripsikan sifat atom dan molekul

berdasarkan penyelesaian persamaan Schrödinger dengan pendekatan Born-

Oppenheimer. Metode ini menyelesaikan semua persamaan secara eksak dan

semua elektron yang ada diperhitungkan, sehingga memerlukan waktu

perhitungan yang lama. Oleh karena itu, sebelum memilih basis set yang akan

digunakan, diperhitungkan terlebih dahulu waktu untuk mengerjakannya.

Dalam bidang pengetahuan dan industri kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) digunakan sebagai bahan kimia untuk

pembuatan pengolahan bahan celup, pigmen, tekstil, bahan kimia pertanian, asam

amino dan senyawa organik lainnya. Selain itu dapat digunakan sebagai pelarut

dan katalisator.

Pada penelitian ini akan dilakukan analisis spektroskopik kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) untuk mengetahui sifat bahan terhadap radiasi

ultraviolet dan inframerah. Dalam penelitian ini akan dilakukan perhitungan

parameter berupa energi HOMO, energi LUMO, spektra inframerah dan spektra

transisi elektronik dengan metode ab initio.

18

1.2 Rumusan Masalah

1. Berapa energi gap dari senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) menggunakan metode ab-initio?

2 Bagaimana transisi elektron dari senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) analisis dengan UV-Visible?

3. Bagaimana pengaruh serapan gugus C=C, C-O, C-N pada struktur

senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) berdasarkan

spektra inframerah hasil perhitungan dengan metode ab initio?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Memprediksi celah energi struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) menggunakan metode ab initio.

2. Mengkaji serapan sinar ultraviolet struktur kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) dari celah energi yang diperoleh

berdasarkan hasil perhitungan dengan metode ab initio.

3. Mengkaji serapan gugus C=C, C-O, C-N, pada struktur senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) berdasarkan spektra

inframerah hasil perhitungan dengan metode ab initio.

1.4 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa sifat spektroskopik pada tingkat

molekular dapat dimanfaatkan untuk penentuan sifat bahan sensitif terhadap

radiasi inframerah dan Ultraviolet.

19

1.5 Batasan Masalah

Penelitian ini mengkaji tentang serapan ultraviolet dan inframerah, metode

simulasi yang digunakan dibatasi pada metode ab initio tingkat Hartree-Fock

dengan basis set minimal STO-3G.

20

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Penelitian tentang turunan metallomesogens ion dari perak(I) bis-amine

kompleks : struktur dan mesogenik dilakukan oleh Lequerica, Baena dan Espinet

pada tahun 2007. Dalam jurnal menuliskan mesogens ion menggabungkan sifat

yang tidak dapat dipisahkan pada kristal cair dan senyawa ion, dan telah

digunakan sebagai pelarut, katalisator, template untuk sintesis, optik dan sisitem

ferroelektrik, elektronik atau konduktor ion dan sebagai selaput. Penelitian ini

menggunakan perak kompleks amina primer dengan ligan amina (anilin dan

benzilamin) dan rantai alkil atau alkoksi untuk menguji pengaruh anion pada sifat-

sifat dari material. Metode komputasi yang digunakan adalah program gaussian

98.11 dengan basis set LANL2DZ.

Gambar 1. [Ag(NH2-CH2-C6H4-OC6H13)2]+

Dari gambar 1 kemudian digunakan dalam penelitian selanjutnya dengan

menggunakan atom Cu sebagai atom pusat.

Perhitungan komputasi dapat digunakan untuk memprediksikan spektra

inframerah dan UV-Vis, sehingga dari data hasil perhitungan komputasi dapat

dijadikan pemandu dalam menerjemahkan spektra inframerah dan UV-Vis hasil

21

eksperimen. Untuk mendapatkan konformasi yang paling stabil dari struktur

molekul suatu senyawa harus dilakukan langkah optimasi dengan menggunakan

metode yang sesuai. Jika struktur teroptimasi telah didapatkan maka data

spektroskopi seperti inframerah dan UV-Vis tertentu dapat dihitung (Sudanti,

2006). Spektra inframerah yang diperoleh akan membantu mengenali gugus

fungsi dan ikatan antar atom, sedangkan UV-Vis dapat dikenali gugus berikatan

rangkap, juga energi HOMO dan LUMO yang bermanfaat untuk mengenali sifat

semikonduktor berdasarkan gap energi pita valensi (HOMO) dan pita konduksi

(LUMO) (Bintarti, 2008). Semakin kecil celah energi maka konduktifitas

listriknya semakin baik. Celah energi untuk semikonduktor berkisar pada rentang

antara 1-3,5 eV (Brutting, 2005).

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang

berada di antara isolator dan konduktor. Pada temperatur yang sangat rendah,

sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator namun pada temperatur ruangan

bersifat konduktor. Bahan semikonduktor dapat digunakan untuk sel surya. Sel

surya (solar cell) terdiri dari dua semikonduktor yaitu semikonduktor tipe p dan

semikonduktor tipe n. Dasar penggunaan semikonduktor adalah terbentuknya

sambungan p-n (p-n juncktion) apabila semikonduktor tipe-p dan tipe-n

digabungkan. Sambungan ini yang merupakan dasar terjadinya revolusi industri

akibat ditemukan transisistor oleh Wiliam Shocklye, John Barden dan Walter

Brattain di laboratorium Bell pada tahun 1948.

Eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi disebabkan pula oleh

energi foton dari sinar yang mengenai permukaan semikonduktor. Dapatnya

22

elektron-elektron tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi akibat energi foton

yang mengenai permukaan semikonduktor memungkinkan semikonduktor

digunakan untuk membuat foto sel (photo cell).

Penelitian terdahulu tentang perhitunan celah energi (energi gap) dengan

perhitungan komputasi telah dilakukan oleh Astin Bintarti (2008). Metode yang

digunakan adalah ab initio tingkat Hartree-Fock (HF) dengan basis set minimal

Slater Type Orbital-3 Gaussian (STO-3G) dan basis set minimal Slater Type

Orbital-6 Gaussian (STO-6G).

Penelitian tersebut menggunakan senyawa Phthalocyanine. Senyawa

Phthalocyanine merupakan bahan semikonduktor organik yang mampu menyerap

sinar gelombang elektromagnetik. Perhitungan frekuensi vibrasi inframerah

struktur Copper Phthalocyanine (CuPc) teroptimasi menghasilkan nilai berupa

bilangan gelombang dan intensitas inframerah. Hasil tersebut diplot ke dalam

grafik spektrum inframerah yang diperoleh ditampilkan dalam gambar 2 dan

gambar 3. Frekuensi vibrasi inframerah dihitung pada tingkat Hartree-Fock

menggunakan basis set minimal STO-3G dan basis set minimal STO-6G, dan

skala frekuensi dikalikan dengan faktor koreksi 0,89. Faktor koreksi tersebut

digunakan untuk membetulkan kesalahan yang dibuat oleh pendekatan harmonik

dan oleh teori HF determinan tunggal.

23

Gambar 2. Spektra inframerah CuPc dengan menggunakan basis set STO-3G

Gambar 3. Spektra Inframerah CuPc menggunakan basis set minimal STO-6G

Hasil perhitungan optimasi tingkat HF tersebut menghasilkan struktur CuPc

yang sesuai dengan struktur hasil eksperimen. Dengan menggunakan basis set

24

minimal STO-6G diperoleh energi gap CuPc sebesar 1,50 eV, dimana

perhitungan dengan tingkat HF memberikan sedikit perbedaan sekitar 0,1 – 0,2

eV dari hasil eksperimen. Hasil perhitungan komputasi tersebut menunjukan

bahwa senyawa CuPc termasuk semikonduktor organik. Di samping itu, senyawa

CuPc menyerap sinar inframerah dekat dengan panjang gelombang serapan

maksimum sebesar 827 nm. Pada perhitungan frekuensi vibrasi inframerah

senyawa CuPc, pita serapan terkuat molekul CuPc dengan menggunakan dua

basis set yang berbeda tersebut berada pada daerah frekuensi vibrasi rentangan

ikatan C – C, dengan energi serapan sebesar 0,012 eV.

Penelitian yang berjudul Kajian Teoritis untuk Menentukan Celah Energi

Porfirin Terkonjugasi Atom Perak dan Tembaga dengan Menggunakan Metode

Mekanika Kuantum Semiempiris Zindo/1 dilakukan oleh Sundanti (2006).

Penelitian tersebut menggunakan Porfirin dasar (C27H26N4) dan kemudian

dikonjugasikan dengan Ag dan Cu yang ditunjukkan pada gambar 4.

25

Gambar 4. Porfirin yang dikonjugasikan dengan Cu

Kajian teoritis untuk menentukan celah energi dan aktivitas serapan optis

senyawa porfirin terkonjugasi atom perak (Ag-porfirin) dan atom tembaga (Cu-

porfirin) dilakukan dengan menggunakan metode mekanika kuantum semi-

empiris ZINDO/1. Hasilnya menunjukkan bahwa celah energi Ag-porfirin sebesar

2,12 eV dan Cu-porfirin sebesar 4,49 eV, celah energi yang sempit menunjukkan

bahwa proses eksitasi elektron pada porfirin terkonjugasi atom Cu atau Ag sangat

mudah, sehingga fotosensitivitasnya besar. Sedangkan, Cu-Porfirin pada panjang

gelombang 205.34 nm merupakan senyawa penyerap UV-C. Cu-Porfirin dengan

panjang gelombang 4,22 µm, Ag-Porfirin 5,08 µm termasuk molekul yang

mampu mengabsorbsi spektrum infra merah.

26

BAB III

DASAR TEORI

3.1 Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika

klasik pada tataran atom dan sub atom. Ilmu ini memberikan kerangka

matematika untuk berbagai cabang fisika dan kimia termasuk fisika atom, fisika

molekuler, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel dan fisika nuklir.

Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum dan fisika kuantum

umumnya yang bersama relativitas umum merupakan salah satu pilar fisika

modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu,

tapi diskrit berupa paket atau kuanta. Konsep ini revolusioner bertentangan

dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan apa yang terjadi di

mikroskopik level, misalnya elektron di dalam atom. Atom biasanya digambarkan

sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar

seputar nucleus (yang bermuatan listrik positif). Menurut mekanika kuantum

ketika sebuah elektron berpindah dari energi level yang lebih tinggi (misalnya n =

2) ke energi level yang lebih rendah (misalnya n = 1), energi berupa sebuah

cahaya partikel, foton, dilepaskan seperti pada persamaan (1) :

E = hυ (1)

Dimana : E adalah energi (J)

h adalah tetapan planck, (Js), h = 6,63 ×10 -34

27

υ adalah frekuensi dari cahaya (Hz) (Sartika, 2007)

Dalam mekanika kuantum keadaan suatu sistem digambarkan melalui fungsi

koordinat partikel dalam sistem yang disebut dengan fungsi gelombang atau

fungsi keadaan. Fungsi ini dapat diperoleh melalui penyelesaian persamaan

Schrödinger. Mekanika kuantum dalam prakteknya terbagi atas dua metode yaitu

ab-initio dan semiempirik (Pranowo, 2001).

3.1.1 Persamaan Schrödinger

Perhitungan kimia kuantum didasarkan pada teori orbital molekul yang

menetapkan prinsip-prinsip mekanika kuantum dari suatu sistem kimia, berupa

yang menggambarkan inti dan elektron-elektron yang terdistribusi mengelilingi

inti. Energi dan fungsi gelombang dalam keadaan stationer diberikan dengan

penyelesaian persamaan Schrödinger (2) berikut :

Ĥψ = Eψ (2)

Dimana Ĥ adalah operator Hamilton yang menyatakan energi kinetik dan

potensial dari sistem yang mengandung elektron dari inti atom. Energi ini analog

dengan energi kinetik mekanika klasik dari partikel dan interaksi elektrostatik

Coulombic antara inti dan elektron. Simbol ψ adalah fungsi gelombang, yang

merupakan fungsi koordinat (posisi) inti dan elektron dan berisikan semua

informasi mengenai sistem. E adalah energi total dari sistem. Sifat molekul yang

dapat dihitung melalui penyelesaian tersebut adalah geometri molekul, stabilitas

relatif, dipol dan muatan atomik (Dogra, 1990).

28

Empat pendekatan yang biasanya diterapkan adalah

1. Tak gayut waktu, sistem dalam keadaan stationer terhadap waktu.

2. Mengabaikan efek relativitas, hal ini memberikan garansi bahwa elektron

bergerak tidak akan lebih lambat dari kecepatan cahaya. Koreksi perlu

dilakukan untuk atom yang mempunyai muatan inti yang sangat besar.

3. Pendekatan Born-Oppenheimer, pemisahan gerakan inti dan elektron.

4. Pendekatan orbital, elektron berada/menempati daerah dalam ruang tertentu

di sekitar inti (Pranowo, 2001).

3.1.2 Metode Ab-Initio

Teori ab initio adalah sebuah konsep perhitungan yang bersifat umum dari

penyelesaian persamaan Schrödinger yang secara praktis dapat diprediksi tentang

keakuratan dan kesalahannya.

Ab initio digunakan untuk menerangkan bagaimana persamaan Schrödinger

diselesaikan. Dalam teori ab initio, pendefenisian Hamiltonian dan pembentukan

fungsi gelombang dilakukan secara fungsional. Untuk memperoleh fungsi

gelombang terbaik dengan energi yang paling minimum dilakukan dengan

penerapan metode varisional. Langkah pertama untuk menyelesaikan persamaan

Schrödinger adalah pemisahan gerakan inti dan elektron melalui pendekatan

Born-Oppenheimer. Pendekatan Born-Oppenheimer yaitu didasarkan pada

permukaan energi potensial pada tingkat inti atom. Pendekatan ini diterapkan

karena elektron-elektron lebih ringan daripada inti, sehingga menyebabkan

29

gerakan inti lebih lambat atau dengan kata lain dibandingkan dengan gerakan

elektron, inti relatif tidak bergerak (rigid).

Langkah selanjutnya adalah penyelesaian fungsi gelombang melalui

pembahasan atom dan molekul kulit tertutup dan pendekatan umum yang sering

digunakan dalam penyelesaian persamaan Schrödinger. Fungsi gelombang ψ

diasumsikan sebagai suatu fungsi koordinat n-elektron dengan koordinat inti yang

tetap dan inti didekati melalui fungsi n-satu elektron yang mewakili orbital.

Ab initio menyelesaikan semua persamaan secara eksak dan semua elektron

yang ada diperhitungan, sehingga memerlukan waktu perhitungan yang lama.

Fock dan Slater secara serempak dan terpisah mengembangkan suatu persamaan

yang sekarang disebut persamaan Hartree-Fock. Untuk sistem kulit tertutup

biasanya digunakan pendekatan Hartree-Fock terhalang (Restricted Hartree-Fock,

RHF) masing-masing orbital berisi pasangan elektron dinyatakan dalam suatu

bentuk determinan tunggal (Leach, 1996). Sistem kulit tertutup digunakan untuk

mendeskripsikan molekul dengan jumlah elektron genap. Pada sistem kulit

terbuka yaitu sistem yang mempunyai satu atau lebih elektron yang tidak

berpasangan. Untuk sistem ini biasanya digunakan pendekatan Hartree-Fock tak

terhalang (Unrestricted Hartree-Fock, UHF) dengan determinan Slater tidak

terhalang untuk menggambarkan fungsi gelombang (Goodman, 1998).

Determinan ini disusun oleh himpunan orbital spin tidak terhalang. Orbital spin

tidak terhalang mempunyai orbital spasial yang berbeda untuk elektron dengan

spin berbeda. Sistem kulit terbuka digunakan untuk mendiskripsikan molekul

dengan jumlah elektron ganjil.

30

Persamaan Hartree-Fock adalah suatu pasangan persamaan integro

differensial yang dapat diselesaikan hanya melalui metode berulang atau iteratif.

Untuk menyelesaikan persamaan Hartree-Fock, suatu rangkaian perhitungan awal

dilakukan dengan pemilihan orbital, diikuti pembentukan operator Fock dan

selanjutnya adalah penyelesaian persamaan yang digunakan untuk memperoleh

orbital baru. Orbital yang terhitung digunakan untuk menentukan operator Fock

baru. Prosedur ini diulang sampai suatu kriteria konvergensi dicapai. Kriteria

konvergensi biasanya didasarkan pada perubahan energi dari suatu orbital.

Prosedur ini dikenal sebagai metode medan keajegan diri (SCF-Self-Consistent-

Field), karena prosedur berulang terus-menerus dilakukan sampai medan

elektrostatik efektif tidak mengalami perubahan. Diagram perhitungan SCF

ditunjukan dalam gambar 5 (Pranowo, 2001).

31

Gambar 5. Diagram alir yang disederhanakan untuk perhitungan SCF(Self Consistent Field)

Kelemahan metode Hartree-Fock yang utama adalah pengabaian korelasi

gerakan elektron. Pengabaian ini mengakibatkan banyak kelemahan dalam

Penyelesaian persamaan orbital

Konvergen ?

Hasil

Selesai

Mulai

Orbital Awal

Perhitungan Potensial Efektif

Pembentukan operator Fock

tidak

Ya

32

deskripsi struktur elektronik. Salah satu akibat yang penting pada peristiwa

disosiasi, metode Hartree-Fock sel tertutup sering tidak dapat mendiskripsikan

secara tepat ketika inti bergerak kepemisahan tak terhingga.

Beberapa pendekatan yang digunakan menghitung energi korelasi setelah

perhitungan Hartree-Fock (Post-HF) adalah

1. Interaksi konfigurasi (Configuration Interaction, CI)

Konsep dari CI adalah penyusunan kembali determinan Slater yang

melibatkan orbital virtual tidak terisi dari perhitungan Hartree-Fock.

Keunggulan metode CI adalah sifatnya yang variasional sehingga energi

terhitung selalu lebih besar daripada energi eksak.Kelemahan metode ini

adalah tidak memungkinkan melakukan perhitungan CI penuh untuk sistem

yang besar, mungkin hanya dapat dilakukan pada sistem kecil yang berisi

beberapa atom.

2. Teori Perturbasi Møller-Plesset (Møller-Plesset Pertur-bation Theory)

Untuk mengaplikasikan teori perturbasi, maka Hamilton yang tidak

mengalami perturbasi harus dipilih. Pemilihan yang paling umum adalah

menjadikannya sebagai penjumlahan dari operator-operator Fock. Metode ini

disebut metode Møller-Plesset. Metode yang paling popular adalah korelasi

pada tingkat yang paling rendah yaitu MP2. Dalam prakteknya keunggulan dari

metode MP2 adalah cepat (secepat perhitungan SCF) dan bersifat taat-ukuran

sedangkan kelemahannya tidak bersifat varisioanal sehingga estimasi energi

korelasi bias terlalu besar.

33

3. Multikonfigurasi medan keajekan mandiri (Multi-configuration Self

Consistent Field, MCSCF atau Complete Active Space Self Consistent Field,

CASSCF)

Multi configuration SCF (MCSCF) dan Complete Active SCF (CASSCF)

adalah metode yang perhitungan orbital HF teroptimasi dilakukan secara

simultan dengan prosedur CI. Hal ini berguna dalam mempelajari

permasalahan yang tidak dapat diselesaikan hanya dengan SCF, misalnya pada

sistem dalam keadaan tereksitasi, atau untuk menghasilkan eigenvalue awal

yang akan digunakan dalam perhitungan CI selanjutnya. Metode MCSCF

memerlukan kehati-hatian dalam menentukan himpunan basis dan secara

khusus dalam menentukan ruang aktifnya, dan pada umumnya metode ini tidak

digunakan dalam perhitungan energi secara rutin. Metode ini sangat

bermanfaat untuk mempelajari proses yang melibatkan peralihan permukaan

energi potensial seperti yang terjadi pada reaksi fotokimia.

Perkembangan metode khusus yang dikenal dengan teori fungsional kerapatan

(Density Fungtional Theory, DFT) sangat pesat. Dalam DFT integral elektron

ganda dihitung tidak menggunakan metode konvensional. Metode ini juga

menjanjikan dari segi kecepatan proses, sehingga nampaknya metode ini akan

memberikan sumbangan yang besar dikemudian hari terutama jika kita

berhadapan dengan sistem yang besar.

34

3.1.3 Basis Set

Basis set merupakan deskripsi matematik orbital dalam suatu sistem yang

digunakan dalam perhitungan teoritis. Pemilihan basis set yang paling tepat dalam

metode ab initio menjadi bagian yang sangat penting untuk akurasi dan tingkat

kepercayaan dalam hasil perhitungan. Semakin besar basis set menunjukkan

semakin kecil ketidakleluasaan elektron dan lebih akuratnya perkiraan eksak

orbital molekuler.

Basis set tersusun atas fungsi atom. Terdapat dua tipe fungsi basis yang

umum digunakan dalam perhitungan struktur elektronik, yaitu orbital tipe Slater

(STO) dan orbital tipe Gaussian (GTO). Orbital tipe Slater berbentuk :

χζ,n,l,m(r,θ,φ) = NYl,m(θ,φ)rn-1exp(-ζr) (3)

N adalah konstanta normalisasi dan ζ adalah eksponen orbital, Yl,m adalah fungsi

harmonik sferis, l dan m adalah bilangan kuantum momentum anguler.

Keunggulan utama pada fungsi-fungsi basis Slater adalah kemampuannya

menerangkan kelakuan orbital pada jarak pendek dan panjang. Selanjutnya, secara

variasional penentuan orbital akan mempunyai suatu “ekor” eksponensial dengan

laju penurunan yang terlalu cepat, juga “perpotongan” pada inti hanya akan benar

untuk kombinasi linier khusus orbital Slater.

Selain dalam bentuk koordinat polar, orbital tipe Slater dapat juga ditulis

dalam koordinat kartesian, yaitu :

χkmn = Nxkymzn exp(-ζr) (4)

STO biasanya digunakan untuk sistem atom dan diatom yang membutuhkan

akurasi yang tinggi dan metode semiempirik yang integral tiga dan empatnya

35

diabaikan. Orbital tipe gaussian dapat ditulis dalam koordinat polar ataupun dalam

koordinat kartesian, sebagai berikut :

χζ,n,l,m(r,θ,φ) = NYl,m(θ,φ)r(2n-2-1)exp(-αr2) (5)

χkmn = Nxkymzn exp(-αr2) (6)

k, m, dan n mementukan tipe orbital dan α adalah eksponen, yang menentukan

energi elektronik orbital.

Untuk mendapatkan akurasi yang tinggi dengan waktu perhitungan yang

cepat dilakukan kombinasi linear tertentu dari suatu himpunan yang lengkap dari

fungsi basis primitif (Primitive Gaussian Function, PGF), yang dikenal sebagai

fungsi Gaussian terluaskan (CGF –Contructed Gaussian Function)

χ CGF = ΣαiχiPGF (7)

αi menyatakan koefisien perluasan. Basis set yang terluaskan akan selalu

menghasilkan energi terhitung lebih besar dari harga energi sebelumnya, akibat

adanya keterbatasan jumlah parameter variasional dan berkurangnya fleksibilitas

basis set. Keuntungan dari penggunaan basis set terluaskan adalah bertambahnya

efisiensi komputasi secara signifikan. Basis set yang dipilih untuk perhitungan

kimia komputasi mempunyai batasan bahwa basis set harus mempunyai

kemampuan untuk meningkatkan efisiensi komputasionalnya dan besarnya

akurasi yang hilang masih dalam batas yang bisa diterima.

Jenis basis set yang digunakan untuk perhitungan molekul terdapat beberapa

macam. Pada umumnya basis set diturunkan oleh Pople dan Huzinaga. Himpunan

basis yang dikembangkan oleh Pople adalah minimal basis set STO-LG, dengan L

36

adalah Gaussian primitif yang diperluaskan menjadi satu fungsi. Lebih besar L

yang digunakan, hasilnya lebih akurat. Semua persamaan basis set dalam bentuk

STO-LG merupakan basis set minimal, yang mana basis set tersebut hanya

menggambarkan aspek yang paling mendasar dari orbital-orbital. Basis set

minimal hanya mengandung sejumlah fungsi yang diperlukan untuk

mengakomodasi semua orbital terisi dalam setiap atom. Paling sedikit dibutuhkan

tiga fungsi Gaussian untuk menyatakan secara baik setiap orbital tipe Slater. Basis

set hanya mengandung satu perluasan untuk setiap orbital atomik sehingga

bersifat kurang fleksibel (Pranowo, 2003).

3.2 Pemodelan Molekul

Pemodelan molekul merupakan suatu cara untuk menggambarkan atau

menampilkan perilaku molekul atau sistem molekul sebagaimana keadaan

sesungguhnya. Melalui pemodelan ini diharapkan memudahkan dalam

mempelajari dan memahami bangun molekul, sifat-sifat serta perilaku molekul

maupun sistem molekul tersebut, terutama sifat-sifat yang sulit teramati dalam

eksperimen. Selain itu juga dapat mendukung penelitian maupun studi terhadap

molekul tersebut.

Pemodelan molekul merupakan kumpulan atau teknik-teknik untuk

memperoleh, menggambarkan dan memanipulasi struktur-struktur dan reaksi-

reaksi dari suatu molekul dan sifat-sifatnya yang bergantung pada struktur tiga

dimensinya. Pemodelan molekul dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai

metode, seperti Mekanika Kuantum, Mekanika Molekul, minimasi energi,

37

simulasi analisis konformasi serta berbagai metode lainnya yang dapat digunakan

untuk mempelajari dan memprediksi perilaku dari suatu sistem molekul.

Model molekul yang umum dikenal ada dua macam, yaitu model molekul

dalam bentuk stick and ball yang dibuat oleh Dreiding dan model space filling

yang dibuat oleh Corey, Pauling, dan Koltun. Melalui pemodelan molekul akan

mudah dipahami bangun molekul, sifat-sifat serta perilaku molekul (Leach, 1996).

Model digunakan untuk membangun suatu teori yang merupakan jalan

sederhana untuk menggambarkan dan memprediksi hasil ilmiah. Model molekul

merupakan penggambaran yang tidak persis sama dengan kenyataan dan tidak

lengkap. Model dapat berupa penggambaran matematika sederhana atau non

matematika penuh untuk memprediksi dan mengerti fenomena tanpa harus

bekerja dengan manipulasi matematika yang kompleks.

Pemodelan molekul yang dilakukan dengan tujuan untuk memberikan

gambaran tentang perilaku molekul, yang akhirnya digunakan untuk melakukan

perhitungan-perhitungan terhadap sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut.

Saat ini pemodelan molekul telah berkembang pesat dan memiliki kaitan erat

dengan penggunaan komputer, pemodelan molekul dengan menggunakan

komputer memberikan manfaat yang lebih besar daripada pemodelan molekul

secara mekanis. Karena dengan komputer ini parameter-parameter yang terdapat

pada suatu molekul akan dapat dengan mudah dibuat, perhitungan numeris dapat

dilakukan dengan cepat meskipun memerlukan iterasi yang banyak serta

penggambaran model yang relatif lebih rumit dan kompleks akan lebih mudah

dilakukan (Bintarti, 2008).

38

3.3 Optimasi Geometri

Optimasi geometri merupakan metode untuk menghitung dan menampilkan

struktur molekul dengan energi potensial minimum dan gaya-gaya atomik

terkecil. Optimasi geometri dilakukan untuk menentukan struktur molekul yang

stabil yang memiliki energi potensial rendah.

Optimasi geometri untuk mempersiapkan molekul-molekul agar dapat

dilakukan perhitungan secara single point. Program hyperchem melalui geometri

optimasi dengan set-up koordinat suatu molekul dan berusaha untuk menemukan

koordinat baru yang mempunyai energi potensial yang paling rendah.

Optimasi dalam istilah matematika dimaksudkan untuk menyatakan bahwa

suatu struktur didapatkan dengan proses perhitungan dengan cara membandingkan

struktur yang terhitung dengan struktur sebelumnya. Struktur dimodifikasi agar

konsisten dengan informasi parameter yang ada dalam program.

Beberapa prosedur matematika telah digunakan untuk menentukan

bagaimana geometri akan berubah dari satu langkah ke langkah berikutnya. Setiap

perubahan geometri akan diikuti dengan perhitungan energi. Program yang

tersedia akan menyimpan perubahan harga geometri sampai harga spesifik cut-off

dicapai, pada saat ini molekul dinyatakan telah teroptimasi. Harga cut-off spesifik

dikenal dengan istilah konvergensi. kriteria konvergensi yang umum adalah

perubahan dalam energi, antara struktur terhitung terakhir dengan struktur terakhir

kedua yang harus lebih kecil dari 0,5 kjoule (Pranowo, 2001).

39

3.4 Celah Energi

Interaksi antara atom pada zat padat (solid) membentuk orbital molekul.

Orbital ini menghasilkan daerah tingkat energi yang terikat kuat dinamakan pita

(band) karena prinsip eksklusi Pauli menjaga agar dua elektron dalam atom tidak

mempunyai bilangan kuantum yang sama. Energi elektron terendah menempati

pita valensi dan terikat pada atom. Energi elektron tertinggi menempati pita

konduksi dan mempunyai energi yang cukup untuk melepaskan dari atom dan

dapat bergerak bebas. Perbedaan energi antara orbitalnya (contohnya, orbital 1s

dan orbital 2s) membentuk jurang pita (band gap) dimana pada daerah terlarang

ini tidak ditempati oleh elektron (Carter, 2003).

(a) (b) (c)

Gambar 6. Pita konduksi dan pita valensi pada berbagai material (a) Isolator (b) Semikonduktor (c) Konduktor

Pada material organik, karena molekul berinteraksi hanya oleh interaksi

lemah dari gaya Van der Waals, bagian atas dari tingkat valensi yang terisi

elektron (pita valensi) dan tingkat energi terendah yang tidak terisi elektron (pita

konduksi) biasanya dilokalisasi pada tiap molekulnya. Tingkat energi teratas yang

terisi dan tingkat energi bawah yang tidak terisi biasanya sering ditulis sebagai

HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) dan LUMO (Lowest Unoccupied

Pita Konduksi

Pita Valensi

Eg

Pita Konduksi

Pita Valensi

Pita Konduksi

Pita Valensi

Eg

40

Molecular Orbital). HOMO dan LUMO diukur berdasarkan aras vakum atau

vacuum level (VL), yaitu energi teratas dimana elektron dapat lepas dari atom,

biasanya digunakan untuk energi referensi (Triyana, 2004).

Pada material semikonduktor mempunyai celah energi yang kecil, sekitar

berorde 1 eV (Sze, 2001) dan kemungkinan elektron dapat tereksitasi dari HOMO

ke LUMO (Leach, 2001). Celah energi yang begitu kecil, akan sangat menentukan

sekali daya serapan yang begitu besar, sehingga senyawa ini akan menjadi

detektor inframerah organik dan cahaya tampak yang menghasilkan spektra UV-

Vis dan inframerah (Sudanti, 2006). Celah energi dapat diukur dari kurva serapan

optikal, sesuai data pada jarak energi tampak.

Berdasarkan eksperimen dalam laboratorium, energi ionisasi material

didefinisikan sebagai selisih energi antara vacuum level dan ujung energi ikat

yang rendah dari HOMO, sedangkan afinitas elektron didefinisikan sebagai selisih

energi antara vacuum level dan ujung energi ikat yang tinggi dari LUMO.

Berdasarkan perhitungan komputasi, HOMO dan LUMO dapat diidentifikasikan

dengan menemukan titik dimana pada bagian simetri terdapat perubahan dari O

(occupied) ke V (virtual). Data komputasi yang dihasilkan berupa energi HOMO

yang bernilai negatif (-). Hal ini menunjukkan bahwa orbital tersebut terisi oleh

elektron, sedangkan energi LUMO bernilai positif (+), yang menunjukkan bahwa

orbital tersebut tidak terisi oleh elektron. Oleh karena itu, untuk perhitungan celah

energi dihitung dari titik 0 eV yang diasumsikan sebagai vacuum level (VL).

Energi ionisasi dan afinitas elektron dari zat padat didefinisikan sebagai

pemisahan energi dari HOMO dan LUMO dari VL (Triyana, 2004).

41

Dengan hasil eksperimen dan perhitungan komputasi, energi HOMO dan

LUMO dapat dihitung, sehingga diperoleh celah energi yang dapat dirumuskan

pada persamaan

Eg = EHOMO – ELUMO (8)

dengan Eg adalah energi gap (celah energi).

3.5 Spektroskopi Molekul

Spektroskopi adalah studi mengenai interaksi cahaya dengan atom atau

molekul. Radiasi cahaya adalah suatu radiasi elektromagnet yang memiliki sifat

ganda, yaitu sifatnya sebagai partikel dan sebagai gelombang. Sifat gelombang

yang terpenting adalah panjang gelombang (λ). Tanda λ menyatakan jarak yang

ditempuh oleh gelombang selama satu siklus. Selain itu gelombang juga memiliki

amplitudo (A), periode (τ) atau waktu untuk satu siklus sempurna dan frekuensi

(υ) yaitu jumlah siklus dalam tiap detik. Hubungan antara panjang gelombang dan

frekuensi ditunjukkan pada persamaan

υ = c

λ (9)

dimana c adalah kecepatan cahaya.

Cahaya juga dapat dipandang sebagai paket energi yang bergerak dengan

kecepatan tinggi, yaitu 3,0 x 108 m/s. Paket energi ini disebut dengan foton. Besar

energi foton menurut persamaan Planck adalah

E = h υ (10)

dimana h adalah tetapan Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 Joule detik. Apabila

cahaya kontinyu (cahaya dengan semua panjang gelombang yang mungkin)

42

dilewatkan melalui sebuah prisma, maka cahaya tersebut akan terdispersi. Jika

cahaya yang terdispersi ini dilewatkan melalui sel yang mengandung sampel atau

molekul, maka cahaya yang keluar menjadi tidak kontinyu lagi. Beberapa

gelombang cahaya berinteraksi dengan molekul atau atom-atom sampel dan

terabsorbsi. Panjang gelombang yang hilang dapat dideteksi dengan menjatuhkan

cahaya yang keluar dari sel sampel pada plat fotografi. Energi molekul dinyatakan

dalam energi translasi, rotasi, vibrasi, dan elektronik (Sastrohamidjojo,1991).

3.5.1 Spektroskopi Ultraviolet dan Tampak

Spektrum ultraviolet adalah suatu gambar antara panjang gelombang atau

frekuensi serapan lawan intensitas serapan (transmitasi atau absorbansi). Cahaya

yang dapat dilihat oleh manusia disebut cahaya terlihat/tampak. Spektrum tampak

terentang dari sekitar 400 nm (ungu) sampai 750 nm (merah), sedangkan

spektrum ultraviolet terentang dari 100 sampai 400 nm.

Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spektrum ultraviolet dan terlihat

tergantung pada struktur elektronik dari molekul. Spektra ultraviolet dan terlihat

dari senyawa-senyawa organik berkaitan erat transisi-transisi diantara tingkatan-

tingkatan tenaga elektronik. Disebabkan karena hal itu, maka serapan radiasi

ultraviolet/terlihat sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik. Karena elektron

dalam molekul memiliki tenaga yang tak sama, maka tenaga yang diserap dalam

proses eksitasi dapat mengakibatkan terjadinya satu atau lebih transisi tergantung

pada jenis elektron yang terlihat. Transisi-transisi tersebut diklasifikasikan seperti

berikut :

43

1. Transisi π → σ → ionisasi

Transisi ini sedikit dipelajari oleh orang-orang organik karena terjadi

dalam ultraviolet jauh yaitu 180 nm dan untuk mempelajarinya membutuhkan

alat khusus. Daerah ini dikenal daerah Schuman atau ultraviolet vakum. Pada

serapan ini elektron-elektron dipromosi ke tingkat tenaga yang lebih tinggi

hingga akhirnya ionisasi terjadi hingga memberikan jalur-jalur serapan.

2. Transisi π → π∗

Serapan dari jenis ini disebabkan penterapan tenaga oleh elektron-elektron

- π dan bergerak dari orbital ikatan ke orbital anti ikatan. Transisi ini

menunjukkan pergeseran merah dengan adanya substitusi gugus-gugus yang

memberi atau menarik elektron dan dengan kenaikan dalam tetapan dielektrik

dari pelarut. Dalam kedua keadaan ini menstabilkan tingkatan tereksitasi polar.

3. Transisi n→ π∗

Transisi jenis ini meliputi transisi elektron-elektron hetero atom tak

berikatan ke orbital anti ikatan π∗ . serapan ini terjadi pada panjang gelombang

dan intensitas rendah. Transisi ini menunjukkan pergeseran hipsokromik (biru)

dalam pelarut-pelarut yang lebih polar dan dengan substituen-substituen yang

bersifat pemberi elektron.

4. Transisi n → σ∗

Senyawa-senyawa jenuh yang mengandung hetero atom seperti oksigen,

nitrogen, belerang atau halogen, memiliki (elektron-elektron n – atau –p)

disamping elektron-elektron -σ .senyawa-senyawa hetero atom menunjukkan

jalur serapan yang kemungkinan disebabkan oleh transisi elektron-elektron dari

44

orbital tak berikatan atom-atom hetero ke orbital anti ikatan σ∗. Transisi n - σ∗

membutuhkan tenaga yang lebih sedikit daripada transisi σ - σ∗. Namun

demikian senyawa-senyawa dalam klas ini tidak menunjukkan serapan dalam

daerah ultraviolet dekat (Sastrohamidjojo, 2001).

3.5.2 Spektroskopi Inframerah

Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati

interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah

panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10

cm-1. Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya

eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik,

vibrasi, atau rotasi.

Transisi yang terjadi di dalam serapan inframerah berkaitan dengan

perubahan-perubahan vibrasi di dalam molekul. Banyak para kimiawan yang

menggunakan satuan radiasi dalam daerah vibrasi inframerah yang disebut

bilangan gelombang (ν ). Bilangan gelombang dinyatakan sebagai cm-1

(kebalikan cm), yang merupakan kebalikan dari panjang gelombang (λ ) yang

dinyatakan dalam cm. Penggunaan spektroskopi inframerah pada bidang kimia

organik hampir menggunakan daerah dari 650 – 4000 cm-1 (15,4 – 2,5 µ m).

Daerah dengan frekuensi lebih rendah 650 cm-1 disebut inframerah jauh dan

daerah dengan frekuensi lebih tinggi dari 4000 cm-1 disebut inframerah dekat.

Masing-masing daerah tersebut lebih jauh dan lebih dekat dengan spektrum

45

tampak inframerah dekat terutama menunjukkan serapan-serapan harmonic

overtones dari vibrasi pokok yang terdapat dalam daerah normal.

Metode Spektroskopi inframerah ini dapat digunakan untuk

mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui, karena spektrum yang

dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Metode ini banyak digunakan karena:

1. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul.

2. Spektrum inframerah yang dihasilkan oleh suatu senyawa adalah khas dan

oleh karena itu dapat menyajikan sebuah fingerprint (sidik jari) untuk

senyawa tersebut.

Ada dua jenis vibrasi yaitu :

1. Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu vibrasi yang mengakibatkan

perubahan panjang ikatan suatu ikatan.

2. Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan

perubahan sudut ikatan antara dua ikatan. Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi

lagi menjadi empat : Scissoring, Rocking, Wagging, Twisting.

Bentuk scissoring, di mana atom-atom yang terikat pada atom pusat

bergerak saling mendekat dan menjauh satu sama lain, sedangkan dalam

rocking atom-atomnya bergerak bolak balik dalam bidang. Untuk wagging,

atom-atomnya bergerak bolak balik keluar bidang atau molekul. Dan

akhirnya twisting, atom-atom yang terikat pada molekul yang diam, berotasi

di sekitar ikatannya (Khopkar, 2003).

46

3.6 Hipotesis Penelitian

Energi HOMO, energi LUMO, spektra inframerah dan spektra transisi

elektonik dari senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dapat

dihitung dengan metode ab initio dengan perangkat lunak simulasi dan pemodelan

molekul yang dikeluarkan oleh HyperChem untuk windows versi 7.0.

47

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Kimia Komputasi AIC FMIPA

Universitas Gadjah Mada. Pada penelitian ini digunakan perangkat komputer serta

dilakukan pengambilan data dengan metode ab initio tingkat HF.

4.1 Alat yang digunakan

4.1.1 Perangkat Keras

Peralatan yang digunakan adalah perangkat komputer dengan spesifikasi

sebagai berikut

1. Prosesor Intel Pentium 4 CPU 3.00 GHZ

2. Random Access Memory (RAM) 512 MB

3. Hardisk 40 GB

4.1.2 Perangkat lunak

Prosedur penelitian meliputi pemodelan struktur kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I), optimasi geometri, spektra ultraviolet serta

spektra inframerah menggunakan program-program

1. Hyperchem 7.0 untuk Windows

Digunakan untuk memodelkan molekul kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) dan optimasi geometri struktur kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) sehingga diperoleh koordinat

kartesian atom-atom penyusunnya.

48

2. Gaussian 98 untuk Windows

Digunakan untuk optimasi geometri dan vibrasi struktur kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) sehingga diperoleh struktur kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) yang stabil dan intensitas serapan

inframerah.

3. Chemcraft

Digunakan untuk mengeplotkan data frekuensi vibrasi kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) menjadi spektra inframerah (intensitas

vs bilangan gelombang).

4.2 Bahan yang digunakan

Pada penelitian ini digunakan struktur senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) yang diperoleh dari Penelitian yang dilakukan

Lequerica, Baena dan Espinet pada tahun 2007. Struktur senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) ditunjukkan pada gambar 7.

C

HC CH

C

CHHC

HC

C

HC CH

C

CH

H2C

H2C

CH2

H2C

CH2

OH3C

CH2

NH2

CH2

H2C

CH2

H2CO

CH2

CH3

H2C

H2N

Cu+

Gambar 7. Struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

49

4.3 Cara Kerja

4.3.1 Optimasi Geometri dengan Metode MM+

Dilakukan optimasi geometri MM+ dengan pendekatan kimia kuantum

dengan menggunakan program HyperChem untuk Windows versi 7.0 diatur

sebagai berikut :

1. Set up : MM+, option : electrostatic = bond dipoles, cutoffs= none,

components = bond, angle, torsion, non-bonded, electrostatic, hydrogen

bonded.

2. Compute, Geometry optimization : Algorithm = Polak Ribiere, RMS (Root

Mean Square), Gradien of 0.01 kcal(Å/mol)

Gambar 8. Diagram alir prosedur optimasi geometri struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan metode MM+.

SET UP PROGRAM HYPER CHEM MM+

GAMBAR STRUKTUR SENYAWA (2D) YANG AKAN DIPERGUNAKAN

BUILD : ADD & MODEL BUILD (3D)

COMPUTE : GEOMETRY OPTIMIZATION

50

4.3.2 Optimasi Geometri dengan Metode Ab-Initio

Dilakukan optimasi geometri ab Initio dengan pendekatan kimia kuantum

dengan menggunakan program HyperChem untuk Windows versi 7.0 diatur

sebagai berikut :

1. Set up : ab initio, option : Convergence Limit = 1e-5, Iteration Limit =

10000, Total Charge = 1, Spin Multiplicity = 1, Spin Pairing = RHF,

Advenced Option = projected huckel, Extra Basis Function, Apply Basis

Set, acceleration curve = yes (x).

2. Compute, Geometry optimization : Algorithm = Polak Ribiere, RMS (Root

Mean Square), Gradien of 0.1 kcal (Å/mol)

Gambar 9. Diagram alir prosedur optimasi geometri struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan metode ab initio.

SIMPAN DALAM FILE LOG

COMPUTE : GEOMETRY OPTIMIZATION

STRUKTUR SENYAWA HASIL OPTIMASI GEOMETRI METODE MM+

STAR LOG

SET UP PROGRAM HYPERCHEM AB INITIO

51

4.3.3 Perhitungan Transisi Elektronik dengan Spektra UV

Dilakukan perhitungan spektra transisi elektronik dari struktur senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) yang telah teroptimasi

menggunakan program HyperChem untuk windows versi 7.0 dengan cara

compute, kemudian perhitungan single point menggunakan metode ab initio.

Perhitungan dilakukan dengan menjalankan secara bersamaan Restricted Hartree-

Fock (RHF) dengan Configuration Interaction (CI)-single excited dengan batasan

energi HOMO LUMO. Setelah perhitungan dijalankan akan dihasilkan spektrum

transisi elektronik berupa panjang gelombang dan intensitas serapan berupa

kekuatan osilasi yang berupa diagram spektra diskontinyu. Data hasil perhitungan

disimpan dalam file log.

4.3.4 Perhitungan Spektra Vibrasi menggunakan Perhitungan Ab initio

Dilakukan perhitungan spektra vibrasi dari struktur senyawa kompleks bis-

4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) yang telah teroptimasi menggunakan program

gaussian 98 W diatur sebagai berikut :

1. Job type : Frequency

2. Method : Ground State, Hartree Fock, Restricted, Charge=1,

Spin=singlet

3. Basis set : STO-3G

4. General Option : - Mix HOMO LUMO in initial guess

- Write connectivity

5. Submit

52

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini dilakukan penentuan spesifikasi struktur awal kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I). Struktur awal kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) di optimasi geometri dengan metode ab initio

pada tingkat HF dengan basis set STO-3G, dilanjutkan dengan perhitungan

transisi elektronik dan frekuensi vibrasi inframerah. Dari hasil perhitungan

tersebut kemudian dapat ditentukan celah energi kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I). Penggunaan metode ab initio tingkat HF dengan

basis set minimal didasarkan pada akurasi dan waktu hitung yang relatif pendek.

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) digambar dalam

bentuk 2D, kemudian dilanjutkan menjadi struktur 3D menggunakan program

Hyperchem 7.0. Pemodelan molekul kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) dilakukan untuk memberikan gambaran tentang perilaku molekul

tersebut, yang pada akhirnya digunakan untuk melakukan perhitungan-

perhitungan terhadap sifat-sifat fisika molekul tersebut. Pemodelan molekul

tersebut mencerminkan bentuk nyata dari molekul itu sendiri dilihat dari bentuk

dan tampilan struktur 3 dimensinya. Adapun contoh struktur 2D senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) sesuai gambar sebagai berikut :

53

C

HC CH

C

CHHC

HC

C

HC CH

C

CH

O

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

CH2

H2N

O

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

CH2

H2N

Gambar 10. Struktur 2 dimensi bis-4-heksiloksibenzilamin

C

HC CH

C

CHHC

HC

C

HC CH

C

CH

H2C

H2C

CH2

H2C

CH2

OH3C

CH2

NH2

CH2

H2C

CH2

H2CO

CH2

CH3

H2C

H2N

Cu+

Gambar 11. Struktur 2 dimensi kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

5.1 Optimasi Geometri

Dalam penelitian ini dilakukan perhitungan energi total dari optimasi

geometri struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I). Tujuan

optimasi geometri ini adalah untuk menghitung energi terendah dan gaya-gaya

atomik terkecil serta untuk menampilkan struktur molekul, sedemikian rupa

sehingga mendekati struktur yang sebenarnya atau paling stabil di alam dengan

energi yang minimal.

Untuk mendapatkan konformasi yang stabil dari senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) maka terlebih dahulu dilakukan optimasi

geometri dengan menggunakan metode MM+. Pada prinsipnya tujuan dari MM+

54

adalah untuk meramalkan energi yang berkaitan dengan konformasi tertentu dari

molekul. Waktu perhitungan MM+ tidak lama, karena hanya dilakukan oleh

medan gaya didasarkan pada pendekatan born-openheimer, yaitu memisahkan

sumbangan gerak elektron terhadap energi potensial molekul. Hanya atom-atom

hidrogen terkoneksi pada heteroatom yang diikutkan dalam perhitungan. Metode

MM+ merupakan metode sederhana yang digunakan untuk memudahkan

perhitungan metode selanjutnya yaitu ab initio.

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) yang telah

dioptimasi geometri dengan MM+ selanjutnya dilakukan optimasi dengan

menggunakan metode ab initio dengan basis set STO-3G.

Perintah optimasi geometri dengan nilai batas gradien yang lebih kecil dari

0,1 kkal/(Å.mol) akan memberikan hasil yang lebih bagus tetapi memakan waktu

yang lebih lama karena senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

merupakan senyawa makro molekul yang terdiri dari 73 atom, maka untuk

efisiensi waktu ditentukan batas energi gradien adalah 0,1 kkal/(Å.mol).

Semakin besar muatan ion maka semakin mudah mempolarisasikan elektron

pada ligan sehingga strukturnya semakin stabil. Struktur yang stabil adalah

struktur yang gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak pada keadaan seimbang,

sehingga energi interaksinya menjadi minimum atau energi potensialnya semakin

kecil. Semakin besar penurunan energi potensialnya semakin besar pula energi

dissosiasi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan antar atom pada keadaan

yang stabil.

55

Hasil optimasi geometri adalah suatu kumpulan data di dalam sebuah berkas

yang disebut log files, di dalamnya tercantum data-data perhitungan yang penting

termasuk data energi hasil optimasi geometri dalam penelitian ini dapat disajikan

dalam tabel 1. Prinsip dasar dalam perhitungan energi total untuk molekul cu-bis-

4-heksiloksibenzilamin adalah sebagai berikut

∆Ε total = Ε produk – Ε reaktan (11)

di mana ∆Ε mencerminkan total energi potensial minimum struktur molekul,

Εproduk adalah energi total senyawa produk dan Εreaktan adalah energi total senyawa

reaktan.

Tabel 1. Energi Hasil Optimasi Geometri

Energi minimal serta keadaan yang paling stabil dari kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) ditunjukkan oleh besar energi total hasil

optimasi geometri sebesar -7219,67 kkal/mol.

Optimasi geometri dengan menggunakan metode ab initio tingkat HF basis

set minimal STO-3G menghasilkan kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) seperti pada gambar berikut :

ECu bis-4-heksiloksibenzilamin

(kkal/mol) E(bis 4-heksiloksibenzilamin)

(kkal/mol) ECu

(kkal/mol) ∆Ε

(kkal/mol) -1802610,35 -785777,81 -1009612,87 -7219,67

56

Gambar 12. Senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin teroptimasi

Karbon(C), Nitrogen (N), Oksigen (O), Hidrogen (H)

Gambar 13. Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) teroptimasi

Karbon(C), Nitrogen (N), Oksigen (O), Tembaga(Cu), Hidrogen (H)

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) memiliki bentuk

planar dikarenakan ikatan antara atom Cu-N.

5.2 Celah Energi

Energi gap suatu molekul merupakan sifat fisik dari molekul tersebut

dimana pada tingkatan energi tersebut sangat potensial elektron untuk

berinteraksi. Celah energi yang begitu kecil, akan sangat menentukan sekali daya

57

serapan yang begitu besar, sehingga senyawa ini akan menjadi detektor

inframerah organik dan cahaya tampak yang menghasilkan spektra ultraviolet dan

inframerah.

HOMO adalah orbital tertinggi pada pita valensi yang ditempati elektron.

LUMO adalah orbital terendah pada pita konduksi yang tidak terisi elektron.

Energi HOMO adalah energi ionisasi bahan yang membatasi perbedaan energi

antara tingkat vakum (Vacuum Level) dengan tepi bawah energi ikat dari orbital

HOMO sedangkan energi LUMO adalah afinitas elektron yang membatasi

perbedaan energi antara tingkat vakum (Vacuum Level) dengan tepi atas energi

ikat dari orbital LUMO.

Energi HOMO dan energi LUMO bermanfaat untuk mengenali sifat

semikonduktor berdasarkan gap energi pita valensi (HOMO) dan pita konduksi

(LUMO). Semikonduktor merupakan bahan dengan konduktivitas listrik yang

berada pada isolator dan konduktor. Pada temperatur yang sangat rendah, sebuah

semikonduktor bersifat sebagai isolator namun pada temperatur ruangan bersifat

konduktor. Semakin kecil celah energi maka sifat konduktifitas listrik semakin

baik.

∆H (-) disebabkan proses eksotermis akibat dari energi ionisasi yang terjadi

pada orbital HOMO sedangkan pada orbital LUMO terjadi proses endotermis

akibat dari afinitas elektron sehingga ∆H (+).

Berdasarkan hasil optimasi geometri, diperoleh output data orbital-orbital

molekul dimana dari hasil perhitungan komputasi tersebut dapat diketahui nilai

58

energi HOMO-LUMO struktur kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

teroptimasi sehingga energi gapnya pun dapat ditentukan.

Nilai energi HOMO-LUMO kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) berdasarkan perhitungan komputasi dapat dilihat pada tabel di bawah

ini.

Tabel 2. Energi HOMO-LUMO

Struktur E HOMO E LUMO Celah energi (Eg)

Bis-4-heksiloksibenzilamin -6,38 7,39 1,01

Cu-bis-4-heksilloksibenzilamin -0,95 2,18 1,23

Gambar 14. Diagram energi gap bis-4-heksiloksibenzilamin menggunakan basis set STO-3G

HOMO

LUMO-6,38 eV

7,39 eV

1,01 eV

VL

59

Gambar 15. Diagram energi gap kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) menggunakan basis set STO-3G

Dalam hasil perhitungan komputasi, orbital molekul energi HOMO berada

di bawah 0 eV sedangkan untuk energi LUMO berada di atas 0 eV. Menurut Hill

dan Kahn (1998), energi ionisasi suatu material didefinisikan sebagai selisih

energi antara VL dengan ujung pita energi dari HOMO, sedangkan afinitas

elektron didefinisikan sebagai selisih energi antara VL dengan ujung pita energi

dari LUMO.

Berdasarkan hasil perhitungan komputasi, VL berada pada nilai 0 eV. Oleh

karena itu, berdasarkan tabel tersebut dapat dideskripsikan sebagai berikut : pada

senyawa bis-4-heksilloksibenzilamin diperlukan energi sebesar -6,38 eV untuk

melepaskan elektron sampai VL dan untuk menangkap elektron sampai VL

dilepas energi sebesar 7,39 eV, sehingga diperoleh energi gap sebesar 1,01 eV.

Sedangkan pada senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

diperlukan energi sebesar -0,95 eV untuk melepaskan elektron sampai VL dan

untuk menangkap elektron sampai VL dilepas energi sebesar 2,18 eV, sehingga

diperoleh energi gap sebesar 1,23 eV. Berdasarkan hasil penelitian dengan

HOMO

LUMO

VL

-0,95 eV

2,18 eV

1,23 eV

60

menggunakan perhitungan komputasi senyawa kompleks bis 4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) termasuk semikonduktor organik.

5.3 Serapan Ultraviolet

Selisih energi HOMO-LUMO meggambarkan kemudahan suatu sistem

molekul untuk mengalami eksitasi ke keadaan elektronik yang lebih tinggi. Selisih

energi HOMO-LUMO yang lebih rendah akan mencerminkan kemudahan dalam

proses terjadinya eksitasi elektron sehingga sifat kepekaannya terhadap cahaya

(fotosensitivitas) akan cenderung lebih kuat.

Sensitivitas suatu senyawa terhadap radiasi sinar ultraviolet vissible

dipengaruhi oleh transisi elektronik yang terjadi. Jika senyawa tersebut dikenai

sinar dengan panjang gelombang yang sesuai maka akan terjadi transisi elektronik

dari orbital molekul yang ditempati elektron menuju ke tingkat orbital yang tidak

ditempati elektron.

Transisi di daerah tampak atau ultraviolet adalah transisi elektronik

(electronic transition). Hal ini dikaitkan dengan lompatan elektron dari orbital

molekul terisi penuh (terisi) ke orbital molekul yang kosong yang lebih tinggi

energinya. Kebolehjadian transisi ∆E yang paling mungkin akan timbul pada

promosi satu elektron dari orbital molekul terisi yang paling tinggi ke orbital tak

terisi yang ada yang terendah.

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) mempunyai

ikatan rangkap terkonjugasi yang memungkinkan terjadinya proses serapan

gelombang elektromagnetik untuk mengeksitasi elektron-elektron dari tingkat

61

dasar ke kondisi eksitasi. Panjang gelombang yang diserap oleh senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) terkait dengan beda energi

kedua tingkat tersebut. Pada saat elektron-elektron dari tingkat eksitasi kembali ke

tingkat dasar akan memancarkan sinar sesuai dengan panjang gelombang yang

telah diserap.

Senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) memiliki

kemampuan menyerap sinar ultraviolet pada panjang gelombang tertentu sebagai

akibat adanya gugus-gugus fungsional yang dapat menghasilkan transisi

elektronik yang besar energinya sesuai dengan rentang energi sinar ultraviolet.

Tiap transisi memiliki intensitas berbeda dalam menyerap sinar ultraviolet dan

menjadi acuan dari kemampuan suatu kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) dalam menyerap sinar ultraviolet adalah panjang gelombang serapan

sinar ultraviolet dengan intensitas maksimal atau yang biasa disebut panjang

gelombang serapan maksimal.

Data yang dihasilkan adalah spektra diskontinyu berupa pita-pita diskret

pada panjang gelombang tertentu yang menunjukkan intensitas serapan akibat

terjadinya eksitasi elektronik dari suatu senyawa. Panjang gelombang maksimum

ditunjukkan dengan intensitas yang paling tinggi yang berarti semakin besar

intensitasnya maka semakin banyak foton yang diserap akibat radiasi

elektromagnetik.

Radiasi ultraviolet yang dipancarkan adalah merupakan paket-paket energi

yang menyerupai partikel atau yang disebut foton/kuantum. Energi suatu foton

62

berbanding langsung dengan frekuensinya (lebih banyak gelombang persatuan

waktu berarti lebih tinggi energinya).

Data spektra transisi elektronik ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 3. Spektra Transisi Elektronik

Spektra transisi elektronik Senyawa

λ maks υ (Hz) E (eV)

Bis-4-heksiloksibenzilamin 105,70 2,83x1015 11,72

Cu-4-heksiloksibenzilamin 108,42 2,76x1015 11,42

Energi cahaya terkuantitasikan atau energi foton ini untuk menunjukkan

adanya efek fotolistrik di dalam suatu molekul. Efek fotolistrik adalah proses

terpentalnya elektron dari permukaan logam oleh cahaya, dengan adanya efek

fotolistrik ini menyebabkan terjadinya proses konduksi listrik pada

semikonduktor. Karena pengaruh medan listrik elektron tersebut akan memiliki

energi kinetik dan dapat mengalirkan arus listrik. Semakin rendah energi foton

maka semakin mudah suatu elektron terpental dari pita valensi ke pita konduksi

dari suatu logam.

Energi serapan radiasi (foton) yang didapat untuk senyawa bis-4-

heksiloksibenzilamin adalah sebesar 11,72 eV sedangkan senyawa kompleks bis-

4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) sebesar 11,42 eV. Terlihat bahwa energi

sebagai fungsi panjang gelombang, akan semakin besar dengan semakin

pendek/kecilnya panjang gelombang dari absorbsi foton, disamping itu

intensitaspun juga akan semakin besar dengan banyaknya foton yang diserap.

63

Panjang gelombang yang diperoleh untuk senyawa bis-4-

heksilloksibenzilamin adalah sebesar 105,70 nm sedangkan kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) sebesar 108,42 nm. Terlihat bahwa senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) mengalami pergeseran merah

yakni pergeseran serapan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, dengan

selisih panjang gelombang sebesar 2,72 nm. Pada pergeseran tersebut terjadi

proses eksitasi yang mengakibatkan terjadinya transisi elektron yaitu transisi π →

π∗ dan memiliki energi yang lebih rendah sehingga lebih mudah terpental dari

keadaan dasar ke keadaan terekeksitasi dan lebih mudah menghantarkan arus

listrik.

5.4 Spektra Inframerah

Spektroskopi inframerah merupakan suatu teknik pengukuran absorpsi

molekul yang didasarkan pada transisi vibrasi gugus fungsi pada molekul tersebut.

Karena sifat dasar perhitungan komputasi dilibatkan, perhitungan frekuensi

vibrasi inframerah dikatakan akurat jika hanya pada titik minimum global pada

energi potensial permukaan. Jadi, pada perhitungan frekuensi vibrasi infamerah

harus dilakukan pada struktur teroptimasi. Oleh karena itu, sebelum melakukan

perhitungan frekuensi vibrasi inframerah dilakukan optimasi geometri sehingga

diperoleh spektra inframerah dari struktur molekul yang stabil.

Atom N sebagai atom donor elektron yang berinteraksi langsung dengan

logam sebagai atom pusatnya yang merupakan atom akseptor elektron. Perubahan

perbedaan frekuensi vibrasi terjadi karena penambahan logam sebagai atom pusat.

64

Spektra vibrasi juga bermanfaat sebagai petunjuk yang sensitif tentang perubahan

baik pada geometri maupun struktur elektronik akibat adanya interaksi molekul.

Semakin besar perubahan spektra inframerah maka semakin mudah molekul

tersebut untuk bervibrasi dan juga sebaliknya.

Spektra vibrasi inframerah untuk kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) telah dihitung pada pendekatan harmonik menggunakan metode ab

initio tingkat Hartree-Fock. Perhitungan frekuensi vibrasi inframerah kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) teroptimasi menghasilkan nilai berupa

bilangan gelombang dan intensitas inframerah.

Kedudukan pita serapan dinyatakan dalam bilangan gelombang υ yang

mempunyai hubungan dengan panjang gelombang λ, yaitu υ = 1/ λ, dimana υ

adalah bilangan gelombang yang dinyatakan dengan satuan cm-1, dan λ adalah

panjang gelombang yang dinyatakan dalam satuan cm.

Gugus C=C, C-O, dan C-N yang diperoleh ditampilkan dalam gambar 16

dan 17. Gugus ini dipilih karena merupakan gugus utama dari senyawa kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I).

65

Gambar 16. Spektra inframerah bis-4-heksiloksibenzilamin

Dari grafik di atas menunjukkan senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin

memiliki serapan gugus C=C pada 1545,67 cm-1, gugus C-O pada 1164,85 cm-1,

dan gugus C-N pada 1242,85 cm-1.

Gambar 17. Spektra inframerah kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

Dari gambar 17 menunjukkan senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) memiliki serapan gugus C=C pada 1538,92 cm-1,

66

gugus C-O pada 1062,63 cm-1 dan gugus C-N pada 1210,05 cm-1. Dari

perbandingan kedua spektra inframerah di atas dapat disimpulkan bahwa senyawa

kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) mengalami pergeseran merah

yakni pergeseran ke frekuensi yang lebih rendah, dengan perbedaan frekuensi

gugus C=C sebesar 6,75 cm-1, gugus C-O sebesar 102,22 cm-1 dan gugus C-N

sebesar 32,8 cm-1. Pergeseran tersebut menghasilkan energi yang rendah dan

memiliki stuktur yang lebih stabil.

67

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dengan menggunakan metode ab

initio tingkat HF diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Energi gap dari senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

adalah 1,23 eV sedangkan bis-4-heksiloksibenzilamin sebesar 1,01 eV.

Semakin kecil energi gap sifat konduktifitas listriknya semakin baik. Hasil

penelitian tersebut senyawa kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) termasuk semikonduktor organik.

2. Berdasarkan hasil analisis ultraviolet senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) mengalami pergeseran merah

dibandingkan dengan senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin, dengan selisih

panjang gelombang sebesar 2,72 nm. Pada pergeseran tersebut terjadi

proses eksitasi yang mengakibatkan terjadinya transisi elektron yaitu

transisi π →π∗ dan memiliki energi yang lebih rendah sehingga lebih

mudah terpental dari keadaan dasar ke keadaan terekeksitasi dan lebih

mudah menghantarkan arus listrik.

3. Berdasarkan hasil analisis inframerah senyawa kompleks bis-4-

heksiloksibenzilamin tembaga(I) mengalami pergeseran merah

dibandingkan dengan senyawa bis-4-heksiloksibenzilamin, dengan

perbedaan frekuensi gugus C=C sebesar 6,75 cm-1, gugus C-O sebesar

68

102,22 cm-1 dan gugus C-N sebesar 32,8 cm-1. Pergeseran tersebut

menghasilkan energi yang rendah dan memiliki stuktur yang lebih stabil.

6.2 Saran

1. Perlu dilakukan perolehan parameter sifat optik dari senyawa kompleks

bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dengan metode eksperimen di

laboratorium.

2. Perlu dipelajari kembali kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

ini dengan memakai metode yang lain.

69

DAFTAR PUSTAKA

Ardhian, A., 2008, Kajian Teoritis Kompleks Cobalt(II) dan Copper(II) Porphyrin Sebagai Aplikasi Semikonduktor Organik dengan Menggunakan Metode Mekanika Kuantum AB Initio, Skripsi FMIPA UGM, Jogjakarta.

Bintarti, A., 2008, Perhitungan Celah Energi Struktur Copper Phthalocyanine

dengan Menggunakan Metode Ab Initio, Skripsi FMIPA UGM, Jogjakarta. Brutting, W., 2005, Physics of Organic Semiconductor, Wiley-vc Vcrlag Gmbh

and Co kgaA, Weinheim. Carter, A.R., 2003, Optimizing Polymeric Field-Effect Devices, Department of

Physics, The College of Wooster, USA. Dogra, S.K., 1990, Kimia Fisika dan Soal-Soal, UI-Press, Jakarta.

Goodman, J.M., 1998, Chemical Applications of Molecular Modelling, The Royal Society of Chemistry Cambridge.

Harnowo, 2002, Studi Mekanisme Migrasi Proton Ganda pada Ikatan Hidrogen dengan Metode Ab Initio, Skripsi FMIPA UGM, Jogjakarta.

Hill, I.G., and Kahn, A., 1998, Energy Level Alignment at Interfaces of Organic Semiconductor Heterostructures, Journal of Applied Physic, Vol 84 number 10.

Khopkar, S.M., 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI-Press, Jakarta.

Leach, A.R., 1996, Molecular Modelling : Principles and Applications, Addison Wesley Longman, London.

Leach, A.R., 2001, Molecular Modeling, Prinsiple and application 2nd Ed,

Longman, Singapore.

Lequerica, M.C., Baena, M.J., and Espinet, P., 2007, Ionic metallomesogens derived from silver(I) bis-amine complexes: Structure and mesogenic behavior, IU CINQUIMA/Química Inorgánica, Facultad de Ciencias, Universidad de Valladolid. E-47071 Valladolid, Spain

Pranowo, H.D., 2001, Kimia Komputasi, Pusat Kimia Komputasi Indonesia

Austria, Kimia FMIPA UGM, Jogjakarta.

Sartika, D., 2007, Analisis HKSA Senyawa Penghambat GAO dari Turunan 4-substitusi 3-hidroksi-1H-pirol-2,5-dion dengan Deskriptor Muatan є HOMO,

70

є LUMO dan Momen Dipol Menggunakan Perhitungan Metode AM1, Skripsi FMIPA UII, Jogjakarta.

Sastrohamidjojo, H., 2001, Spektroskopi, Liberty, Jogjakarta.

Sudanti, S., 2006, Kajian Teoritis Untuk Menentukan Celah Energi Porfirin Terkonjugasi Atom Perak dan Tembaga dengan Menggunakan metode Mekanika Kuantum Semiempiris ZINDO/1, Skripsi FMIPA UGM, Jogjakarta.

Sze, S.M., 2001, Semiconductor Devices, Physics and Technology 2nd Edition, John Wiley & Sons, INC.

Tahir, I., Wijaya, K., Roto, 2007, Analisis Spektra Transisi Elektronik Senyawa

Tabir Surya MAA’S GLY pada Konfigurasi Dimer dan Konfigurasi Solut-Etanol, Pusat Kimia Komputasi Indonesia Austria, Kimia FMIPA UGM, Jogjakarta.

Triyana, K., 2004, Organic Photovoltaic Devices Based on Phthalocyanine and Perylene, Ph. D Thesis, Kyushu University, Jepang.

Yahya, U., Setyopratiwi, A., Tahir, I., 2001, Ikatan Kimia, Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UGM, Jogjakarta.

71

Lampiran 1. Koordinat Kartesian Atom-Atom Penyusun Bis-4-heksiloksibenzilamin dari Hasil Seleksi Program HyperChem 7.0 for Windows

Atom Z Coordinates(Angstrom) x y z 1 6 -4.86660000 -0.02250000 -1.39400000 2 6 -4.50450000 1.26550000 -1.00150000 3 6 -3.20670000 1.70670000 -1.12910000 4 6 -2.21990000 0.86310000 -1.65480000 5 6 -2.57260000 -0.42100000 -2.05350000 6 6 -3.88740000 -0.84600000 -1.92220000 7 6 -6.31540000 -0.49180000 -1.27280000 8 7 -7.08420000 -0.13900000 -2.50210000 9 8 -0.94470000 1.42620000 -1.73340000 10 6 0.09610000 0.51720000 -2.12000000 11 6 1.43070000 1.29050000 -2.04590000 12 6 2.64020000 0.39380000 -2.37840000 13 6 3.97100000 1.17140000 -2.31530000 14 6 5.19250000 0.27100000 -2.59300000 15 6 6.51810000 1.05160000 -2.53940000 37 6 -3.01770000 -1.79850000 2.32770000 38 6 -2.89520000 -0.44180000 2.62270000 39 6 -4.39060000 -2.47370000 2.30920000 40 7 -4.44700000 -3.55120000 1.28440000 41 6 -1.65960000 0.16590000 2.65890000 42 6 -0.49990000 -0.57260000 2.39570000 43 6 -0.61400000 -1.92600000 2.09940000 44 6 -1.86620000 -2.52259900 2.07140000 45 8 0.69060000 0.15680000 2.45650000 46 6 1.87820000 -0.60780000 2.20800000 47 6 3.08020000 0.35530000 2.31130000 48 6 4.41800000 -0.36680000 2.05390000 49 6 5.62080000 0.59560000 2.12480000 50 6 6.96070000 -0.12330000 1.86510000 51 6 8.16220000 0.83660000 1.92430000 31 1 4.07570000 1.62330000 -1.33100000 32 1 5.21910000 -0.53300000 -1.86040000 33 1 5.08530000 -0.19080000 -3.57240000 34 1 7.35970000 0.39000000 -2.72080000 35 1 6.53350000 1.83550000 -3.29000000 36 1 6.65270000 1.51210000 -1.56550000 16 1 -5.25220000 1.92820000 -0.58300000 17 1 -2.92470000 2.70440000 -0.82090000 18 1 -1.83940000 -1.09740000 -2.46410000 19 1 -4.14740000 -1.84790000 -2.24100000 20 1 -6.34640000 -1.57700000 -1.16790000 21 1 -6.76400000 -0.06060000 -0.37180000 22 1 -8.07080000 -0.39210000 -2.32470000 23 1 -7.09140000 0.89230000 -2.56970000 24 1 0.12800000 -0.34810000 -1.44930000 25 1 -0.06320000 0.14450000 -3.13770000 26 1 1.39060000 2.12930000 -2.73740000 27 1 1.54000000 1.69870000 -1.04340000 28 1 2.67530000 -0.43710000 -1.67660000 29 1 2.51640000 -0.03000000 -3.37300000 30 1 3.94800000 1.98260000 -3.03980000 52 1 -3.78260000 0.14560000 2.82340000 53 1 -4.58830000 -2.93700000 3.28000000 54 1 -5.16160000 -1.71150000 2.15700000 55 1 -5.40660000 -3.93420000 1.29970000 56 1 -4.36390000 -3.09770000 0.35980000 57 1 -1.56410000 1.21930000 2.88450000 58 1 0.25760000 -2.52570000 1.89020000 59 1 -1.94940000 -3.57660000 1.83720000 60 1 1.98470000 -1.41740000 2.93830000 61 1 1.85260000 -1.06150000 1.21140000 62 1 2.94920000 1.15730000 1.58860000 63 1 3.08720000 0.80580000 3.30140000 64 1 4.54690000 -1.16100000 2.78650000 65 1 4.39070000 -0.83610000 1.07240000 66 1 5.48930000 1.38810000 1.39080000 67 1 5.64770000 1.06680000 3.10510000 68 1 7.09330000 -0.91290000 2.60210000 69 1 6.92870000 -0.59900000 0.88690000 70 1 9.08840000 0.30180000 1.73830000

72

71 1 8.06600000 1.61870000 1.17730000 72 1 8.23080000 1.30660000 2.90030000

Lampiran 2. Koordinat Kartesian Atom-Atom Penyusun Kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I) dari Hasil Seleksi Program HyperChem 7.0 for Windows

Atom Z Coordinates(Angstrom) x y z 73 29 -7.71150000 -2.57080000 -2.28350000 2 6 -5.93890000 0.27990000 0.76210000 3 6 -4.63860000 0.68950000 0.91570000 4 6 -3.60080000 -0.25550000 1.02960000 5 6 -3.91760000 -1.61160000 0.99580000 6 6 -5.23990000 -2.00760000 0.83930000 7 6 -7.70950000 -1.51140000 0.55870000 8 8 -2.33630000 0.29060000 1.16460000 9 7 -8.23070000 -1.24660000 -0.85460000 10 6 -1.24880000 -0.65150000 1.20780000 11 6 0.05800000 0.16750000 1.27130000 12 6 1.30960000 -0.73280000 1.24870000 13 6 2.60950000 0.09510000 1.30690000 14 6 3.87190000 -0.79000000 1.26590000 15 6 5.16690000 0.03810000 1.33970000 37 6 -3.55830000 -1.48280000 -3.15910000 38 6 -3.34160000 -0.15400000 -2.79720000 39 6 -2.16420000 0.47840000 -3.11980000 40 6 -1.14820000 -0.21400000 -3.79630000 41 6 -1.37060000 -1.53500000 -4.17870000 42 6 -2.57040000 -2.15200000 -3.86170000 43 6 -4.80070000 -2.24690000 -2.71170000 44 7 -6.09420000 -1.46030000 -2.85860000 45 8 0.01180000 0.51130000 -4.02840000 46 6 1.17670000 -0.29220000 -4.29720000 47 6 2.41970000 0.60450000 -4.11160000 48 6 3.71980000 -0.22480000 -4.10310000 49 6 4.96410000 0.64690000 -3.84010000 50 6 6.24930000 -0.19700000 -3.71870000 51 6 7.49120000 0.66720000 -3.44010000 1 6 -6.25860000 -1.08020000 0.70940000 32 1 3.84530000 -1.49270000 2.09620000 33 1 3.86980000 -1.37590000 0.34880000 34 1 6.03650000 -0.61070000 1.30650000 35 1 5.22810000 0.73170000 0.50660000 36 1 5.20450000 0.61050000 2.26140000 16 1 -6.72490000 1.02270000 0.69490000 17 1 -4.38640000 1.74080000 0.96200000 18 1 -3.15110000 -2.36450000 1.09980000 19 1 -5.47060000 -3.06740000 0.83160000 20 1 -7.83040000 -2.57790000 0.74900000 21 1 -8.35769900 -0.96070000 1.24430000 22 1 -9.25990000 -1.31450000 -0.79750000 23 1 -8.05940000 -0.24790000 -1.05830000 24 1 -1.33490000 -1.30290000 2.08400000 25 1 -1.25550000 -1.28350000 0.31310000 26 1 0.07930000 0.85030000 0.42450000 27 1 0.05000000 0.76950000 2.17700000 28 1 1.27840000 -1.41860000 2.09310000 29 1 1.30390000 -1.33550000 0.34260000 30 1 2.62870000 0.79050000 0.47020000 52 1 -4.08790000 0.39660000 -2.23870000 53 1 -1.99020000 1.50720000 -2.83360000 54 1 -0.61610000 -2.09160000 -4.71380000 55 1 -2.72460000 -3.18360000 -4.15540000 56 1 -4.92360000 -3.16310000 -3.28850000 57 1 -4.73050000 -2.51980000 -1.65720000 58 1 -6.19020000 -1.23240000 -3.86200000 59 1 -5.95240000 -0.54600000 -2.40240000 60 1 1.22380000 -1.13560000 -3.60130000 61 1 1.14330000 -0.69730000 -5.31440000 62 1 2.45020000 1.34790000 -4.90480000 63 1 2.31950000 1.13600000 -3.16780000 64 1 3.64780000 -0.98720000 -3.32980000 65 1 3.83000000 -0.74030000 -5.05480000 66 1 5.07660000 1.36850000 -4.64660000 67 1 4.81700000 1.21100000 -2.92130000

73

68 1 6.12640000 -0.91980000 -2.91460000 69 1 6.39900000 -0.76060000 -4.63730000 70 1 8.37590000 0.04460000 -3.35060000 71 1 7.65390000 1.37720000 -4.24490000 72 1 7.37190000 1.22320000 -2.51520000 31 1 2.61430000 0.68890000 2.21850000

Lampiran 3. Log File Energi HOMO-LUMO senyawa Bis-4-heksiloksibenzilamin

EIGENVALUES(eV) Symmetry: 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A Eigenvalue: -552.048087 -552.016191 -416.758643 -416.705424 -301.962035 Symmetry: 6 A 7 A 8 A 9 A 10 A Eigenvalue: -301.951998 -301.633895 -301.524258 -301.474305 -301.364720 Symmetry: 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A Eigenvalue: -300.598193 -300.575107 -300.543670 -300.541385 -300.481897 Symmetry: 16 A 17 A 18 A 19 A 20 A Eigenvalue: -300.460609 -300.433461 -300.426821 -300.269022 -300.251178 Symmetry: 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A Eigenvalue: -300.127371 -300.123425 -300.069543 -300.001433 -299.931577 Symmetry: 26 A 27 A 28 A 29 A 30 A Eigenvalue: -299.918852 -299.882395 -299.879074 -299.768914 -299.763294 Symmetry: 31 A 32 A 33 A 34 A 35 A Eigenvalue: -35.784256 -35.762443 -30.716214 -30.665446 -29.548815 Symmetry: 36 A 37 A 38 A 39 A 40 A Eigenvalue: -29.454155 -28.523709 -28.500528 -27.211115 -27.193025 Symmetry: 41 A 42 A 43 A 44 A 45 A Eigenvalue: -26.131207 -26.112349 -26.061922 -25.972568 -24.929913 Symmetry: 46 A 47 A 48 A 49 A 50 A Eigenvalue: -24.896630 -23.110769 -23.028125 -22.547876 -22.537595 Symmetry: 51 A 52 A 53 A 54 A 55 A Eigenvalue: -21.417406 -21.342624 -20.777319 -20.741105 -20.717314 Symmetry: 56 A 57 A 58 A 59 A 60 A Eigenvalue: -20.605476 -19.949422 -19.827813 -17.671123 -17.611228 Symmetry: 61 A 62 A 63 A 64 A 65 A Eigenvalue: -17.416728 -17.267282 -16.604234 -16.524863 -16.454880 Symmetry: 66 A 67 A 68 A 69 A 70 A Eigenvalue: -16.418271 -16.319098 -16.293874 -15.573130 -15.544889 Symmetry: 71 A 72 A 73 A 74 A 75 A Eigenvalue: -15.289549 -15.257055 -15.141635 -15.085698 -14.976731 Symmetry: 76 A 77 A 78 A 79 A 80 A Eigenvalue: -14.684719 -14.627389 -14.613326 -14.498921 -14.338380 Symmetry: 81 A 82 A 83 A 84 A 85 A Eigenvalue: -14.087770 -13.911143 -13.780203 -13.678569 -13.565590 Symmetry: 86 A 87 A 88 A 89 A 90 A Eigenvalue: -13.552472 -13.234029 -13.218539 -12.743753 -12.694780 Symmetry: 91 A 92 A 93 A 94 A 95 A Eigenvalue: -12.645713 -12.632550 -12.195894 -12.137255 -12.030657 Symmetry: 96 A 97 A 98 A 99 A 100 A Eigenvalue: -11.984293 -11.895697 -11.764191 -11.762654 -11.712557 Symmetry: 101 A 102 A 103 A 104 A 105 A Eigenvalue: -11.660308 -11.597680 -10.864551 -10.834433 -10.561066 Symmetry: 106 A 107 A 108 A 109 A 110 A Eigenvalue: -10.487849 -10.383482 -10.342719 -8.979055 -8.922267 Symmetry: 111 A 112 A 113 A 114 A 115 A Eigenvalue: -7.773780 -7.655064 -6.505116 ----6.389845 7.3950266.389845 7.3950266.389845 7.3950266.389845 7.395026 Symmetry: 116 A 117 A 118 A 119 A 120 A Eigenvalue: 7.439096 7.517770 7.601380 13.556868 13.778663 Symmetry: 121 A 122 A 123 A 124 A 125 A Eigenvalue: 13.897722 13.938704 15.623258 15.758958 15.864535 Symmetry: 126 A 127 A 128 A 129 A 130 A Eigenvalue: 16.029068 16.126697 16.256516 16.476989 16.683115 Symmetry: 131 A 132 A 133 A 134 A 135 A Eigenvalue: 16.925558 17.013641 17.159168 17.248467 17.467866 Symmetry: 136 A 137 A 138 A 139 A 140 A Eigenvalue: 17.482620 17.568245 17.823735 18.066420 18.165657 Symmetry: 141 A 142 A 143 A 144 A 145 A Eigenvalue: 18.234255 18.312710 18.389124 18.469225 18.783289 Symmetry: 146 A 147 A 148 A 149 A 150 A Eigenvalue: 18.816339 18.878284 18.884256 19.118851 19.222975 Symmetry: 151 A 152 A 153 A 154 A 155 A Eigenvalue: 19.522154 19.629009 19.807705 19.837290 19.884007 Symmetry: 156 A 157 A 158 A 159 A 160 A Eigenvalue: 19.960915 20.021056 20.227701 20.311284 20.356875 Symmetry: 161 A 162 A 163 A 164 A 165 A

74

Eigenvalue: 20.413301 20.443977 20.594910 20.637080 20.737572 Symmetry: 166 A 167 A 168 A 169 A 170 A Eigenvalue: 20.802705 20.868751 21.019340 21.158675 21.359635 Symmetry: 171 A 172 A 173 A 174 A 175 A Eigenvalue: 21.481108 21.552916 21.602006 21.653885 21.678922 Symmetry: 176 A 177 A 178 A 179 A 180 A Eigenvalue: 21.826139 21.855976 21.960438 22.652719 23.132224 Symmetry: 181 A 182 A 183 A 184 A 185 A Eigenvalue: 23.636857 23.732598 24.629441 24.774262 24.860531 Symmetry: 186 A 187 A 188 A 189 A 190 A Eigenvalue: 25.049703 25.611353 25.658137 30.163290 30.321176 Symmetry: 191 A 192 A Eigenvalue: 31.537206 31.644838

Lampiran 4. Log File Energi HOMO-LUMO Senyawa Kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

EIGENVALUES(eV)

Symmetry: 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A

Eigenvalue: -8869.646671-1103.314886 -981.254159 -980.375999 -980.299916

Symmetry: 6 A 7 A 8 A 9 A 10 A

Eigenvalue: -554.713694 -554.295505 -424.995825 -424.835401 -306.465354

Symmetry: 11 A 12 A 13 A 14 A 15 A

Eigenvalue: -306.327021 -304.322292 -304.281731 -304.277591 -304.257754

Symmetry: 16 A 17 A 18 A 19 A 20 A

Eigenvalue: -303.952035 -303.552823 -303.421521 -303.410382 -303.387698

Symmetry: 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A

Eigenvalue: -303.381597 -303.380947 -303.349292 -302.600270 -302.545057

Symmetry: 26 A 27 A 28 A 29 A 30 A

Eigenvalue: -302.507945 -302.323219 -302.311364 -302.057108 -302.003335

Symmetry: 31 A 32 A 33 A 34 A 35 A

Eigenvalue: -301.907021 -301.776874 -301.692025 -301.570439 -301.379677

Symmetry: 36 A 37 A 38 A 39 A 40 A

Eigenvalue: -144.688953 -102.525859 -97.826244 -97.352043 -38.370000

Symmetry: 41 A 42 A 43 A 44 A 45 A

Eigenvalue: -38.186254 -37.347316 -37.043061 -33.387032 -32.915331

Symmetry: 46 A 47 A 48 A 49 A 50 A

Eigenvalue: -30.596260 -30.154784 -30.138984 -29.681182 -29.617593

Symmetry: 51 A 52 A 53 A 54 A 55 A

Eigenvalue: -29.325142 -28.841481 -28.626102 -27.511266 -27.414169

Symmetry: 56 A 57 A 58 A 59 A 60 A

Eigenvalue: -26.689522 -26.365050 -24.949580 -24.614447 -24.390428

Symmetry: 61 A 62 A 63 A 64 A 65 A

Eigenvalue: -23.954731 -23.441742 -23.192445 -23.035911 -22.917896

Symmetry: 66 A 67 A 68 A 69 A 70 A

Eigenvalue: -22.709033 -22.556859 -22.278640 -22.058955 -21.651467

Symmetry: 71 A 72 A 73 A 74 A 75 A

Eigenvalue: -21.189758 -20.796976 -19.978118 -19.730054 -19.633623

Symmetry: 76 A 77 A 78 A 79 A 80 A

Eigenvalue: -19.352207 -19.297817 -19.166383 -19.047434 -18.826047

Symmetry: 81 A 82 A 83 A 84 A 85 A

Eigenvalue: -18.505229 -18.219291 -18.186700 -18.053416 -17.969999

Symmetry: 86 A 87 A 88 A 89 A 90 A

Eigenvalue: -17.866377 -17.665741 -17.546834 -17.285920 -16.919759

Symmetry: 91 A 92 A 93 A 94 A 95 A

75

Eigenvalue: -16.825471 -16.794605 -16.744064 -16.519689 -16.175533

Symmetry: 96 A 97 A 98 A 99 A 100 A

Eigenvalue: -16.075462 -15.908465 -15.767832 -15.739890 -15.688386

Symmetry: 101 A 102 A 103 A 104 A 105 A

Eigenvalue: -15.517805 -15.406017 -15.241046 -15.095578 -15.043134

Symmetry: 106 A 107 A 108 A 109 A 110 A

Eigenvalue: -14.904268 -14.890769 -14.623710 -14.383970 -14.368151

Symmetry: 111 A 112 A 113 A 114 A 115 A

Eigenvalue: -14.115698 -14.012973 -13.865321 -13.513732 -13.387927

Symmetry: 116 A 117 A 118 A 119 A 120 A

Eigenvalue: -13.363934 -13.337063 -13.211857 -13.143160 -13.065767

Symmetry: 121 A 122 A 123 A 124 A 125 A

Eigenvalue: -12.805009 -12.510332 -12.284468 -12.176459 -11.914186

Symmetry: 126 A 127 A 128 A 129 A 130 A

Eigenvalue: -11.085292 -9.598812 ----0.953190 2.1826400.953190 2.1826400.953190 2.1826400.953190 2.182640 4.582261

Symmetry: 131 A 132 A 133 A 134 A 135 A

Eigenvalue: 4.829649 5.005436 5.149244 5.484207 6.946505

Symmetry: 136 A 137 A 138 A 139 A 140 A

Eigenvalue: 9.874535 10.459069 10.897132 11.219603 11.342538

Symmetry: 141 A 142 A 143 A 144 A 145 A

Eigenvalue: 11.499012 11.577951 11.713926 12.093128 12.167197

Symmetry: 146 A 147 A 148 A 149 A 150 A

Eigenvalue: 12.751347 12.880884 13.565883 14.126948 14.229733

Symmetry: 151 A 152 A 153 A 154 A 155 A

Eigenvalue: 14.319420 14.402075 14.453314 14.691873 14.951579

Symmetry: 156 A 157 A 158 A 159 A 160 A

Eigenvalue: 15.260448 15.578195 15.615922 15.627808 15.746054

Symmetry: 161 A 162 A 163 A 164 A 165 A

Eigenvalue: 15.826296 15.875667 15.985379 16.036278 16.070868

Symmetry: 166 A 167 A 168 A 169 A 170 A

Eigenvalue: 16.167615 16.348417 16.441313 16.506306 16.814109

Symmetry: 171 A 172 A 173 A 174 A 175 A

Eigenvalue: 16.847422 17.083440 17.152121 17.357849 17.388959

Symmetry: 176 A 177 A 178 A 179 A 180 A

Eigenvalue: 17.780701 17.940896 18.291821 18.575451 18.622825

Symmetry: 181 A 182 A 183 A 184 A 185 A

Eigenvalue: 18.708538 18.811656 18.839521 18.906618 18.995897

Symmetry: 186 A 187 A 188 A 189 A 190 A

Eigenvalue: 19.105339 19.455463 19.662727 19.735645 19.885489

Symmetry: 191 A 192 A 193 A 194 A 195 A

Eigenvalue: 19.997321 20.044583 20.063197 20.172233 20.299797

Symmetry: 196 A 197 A 198 A 199 A 200 A

Eigenvalue: 20.329888 20.507645 20.559571 21.186389 21.224651

Symmetry: 201 A 202 A 203 A 204 A 205 A

Eigenvalue: 21.426639 21.494465 21.649906 21.761106 22.318551

Symmetry: 206 A 207 A 208 A 209 A 210 A

Eigenvalue: 22.645892 26.567779 27.072581 28.048334 28.464323

76

Lampiran 5. Spektrum Transisi Elektronik Berupa Panjang Gelombang dan Intensitas Serapan Senyawa Bis-4-heksiloksibenzilamin

Lampiran 6. Spektrum Transisi Elektronik Berupa Panjang Gelombang dan Intensitas Serapan Senyawa Kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin tembaga(I)

77

Lampiran 7. Input Frekuensi Senyawa Bis-4-heksiloksibenzilamin dalam Gaussian 98 for Windows

---------------------------------------------------------- # freq=raman rhf/sto-3g guess=mix scf=qc geom=connectivity ---------------------------------------------------------- Charge = 0 Multiplicity = 1

Coordinates (Angstroms) X Y Z

C 4.949004 1.363963 -0.214993 C 4.409941 1.486048 -1.495182 C 3.080220 1.788341 -1.680009 C 2.237263 1.976591 -0.576755 C 2.766391 1.862643 0.703677 C 4.110597 1.561793 0.868727 C 6.431943 1.054881 -0.023513 N 7.230574 2.315065 -0.000400 O 0.911697 2.278209 -0.893901 C 0.014087 2.314082 0.225357 C -1.405962 2.554266 -0.333706 C -2.474988 2.546134 0.776984 C -3.890725 2.797582 0.218664 C -4.975743 2.738429 1.314020 C -6.385437 2.999627 0.754517 C 3.090344 -2.722984 0.299750 C 2.787149 -2.489187 -1.039766 C 4.532769 -2.978229 0.743290 N 4.783058 -2.430642 2.103123 C 1.488494 -2.277161 -1.445626 C 0.444657 -2.291137 -0.512298 C 0.738705 -2.521823 0.826408 C 2.052307 -2.738355 1.216542 O -0.826623 -2.057481 -1.045547

C -1.894996 -2.093731 -0.089795 C -3.207774 -1.811994 -0.851386 C -4.430379 -1.822499 0.088136 C -5.742090 -1.511059 -0.661556 C -6.966843 -1.517632 0.276578 C -8.275441 -1.196207 -0.466212 H 5.040447 1.342351 -2.347657 H 2.688028 1.880096 -2.671304 H 2.139317 2.006423 1.558666 H 4.509291 1.480634 1.858351 H 6.744564 0.511763 -0.890803 H 6.528745 0.614830 0.946995 H 8.192579 2.097070 0.163989 H 7.140349 2.783050 -0.879519 H 0.020157 1.340082 0.668288 H 0.272997 3.170384 0.812394 H -1.624145 1.718077 -0.964645 H -1.403948 3.544398 -0.739335 H -2.483119 1.553774 1.177053 H -2.252151 3.377457 1.412709 H -4.096150 1.985831 -0.447490 H -3.891878 3.803159 -0.147004 H -4.980285 1.731119 1.674862 H -4.766843 3.545891 1.984293 H -6.324422 3.172204 -0.299710 H -7.006612 2.148647 0.941264 H -6.805378 3.859630 1.232998 H 3.574878 -2.474156 -1.763753 H 4.641791 -4.039869 0.820321 H 5.157156 -2.423419 0.074540 H 5.740822 -2.577331 2.350453 H 4.193298 -2.895575 2.763441 H 1.275923 -2.100842 -2.479369 H -0.045788 -2.532378 1.553979 H 2.268269 -2.921262 2.248436 H -1.953397 -3.095455 0.281738 H -1.741275 -1.279944 0.587715 H -3.342941 -2.629595 -1.528259 H -3.127571 -0.813563 -1.227689 H -4.522610 -2.826279 0.447052 H -4.283117 -1.018736 0.778917 H -5.890028 -2.316081 -1.350725

78

H -5.648345 -0.508159 -1.022534 H -7.064862 -2.522407 0.631148 H -6.814392 -0.717799 0.970787 H -8.065950 -1.030285 -1.502303 H -8.953266 -2.018108 -0.366546 H -8.717120 -0.316708 -0.046332

Lampiran 8. Input Frekuensi Senyawa Kompleks bis-4-heksiloksibenzilamin

tembaga(I) Gaussian 98 for Windows -------------------------------------------------------------- # opt freq=raman rhf/sto-3g guess=mix scf=qc geom=connectivity -------------------------------------------------------------- Charge = 1 Multiplicity = 1

Coordinates (Angstroms)

X Y Z C 4.691044 1.757135 0.208463 C 4.170610 1.970818 1.488422 C 2.842624 2.264271 1.665433 C 1.978125 2.362085 0.558793 C 2.496885 2.167781 -0.720358 C 3.844226 1.870972 -0.880750 C 6.170356 1.453946 0.033895 O 0.661620 2.647769 0.877800 N 6.513379 0.037790 0.501243 C -0.257897 2.679107 -0.228676 C -1.664573 2.924003 0.358066 C -2.758701 2.907622 -0.729317 C -4.159359 3.147850 -0.131993 C -5.268526 3.115071 -1.203790 C -6.663783 3.370863 -0.607205 C 1.741969 -1.913393 -0.290955 C 1.356958 -1.404267 0.948601 C 0.070745 -1.570944 1.406106 C -0.883525 -2.233178 0.619398 C -0.494791 -2.762868 -0.609330 C 0.809207 -2.602246 -1.048154 C 3.123920 -1.641947 -0.878394 N 4.260536 -1.807803 0.118312 O -2.158087 -2.301623 1.163324 C -3.204442 -2.559849 0.207890 C -4.548900 -2.191100 0.870121 C -5.698549 -2.165820 -0.157007 C -7.033126 -1.722030 0.474692 C -8.155432 -1.588303 -0.574472 C -9.485338 -1.129599 0.048299 Cu 6.076904 -1.471975 -0.760351 H 4.815696 1.904655 2.339531 H 2.460596 2.420126 2.652684 H 1.859194 2.247031 -1.575910 H 4.235603 1.727389 -1.866198 H 6.693272 2.121137 0.686823 H 6.360079 1.477526 -1.018887 H 7.483391 -0.141567 0.337210 H 6.319362 -0.046853 1.478583 H -0.009100 3.532105 -0.824826 H -0.261629 1.702911 -0.666773 H -1.653538 3.917307 0.755715 H -1.869186 2.092909 1.000184 H -2.558267 3.741104 -1.369657 H -2.769153 1.915516 -1.129961 H -4.150288 4.144736 0.256639 H -4.350776 2.321221 0.519886 H -5.071018 3.934929 -1.862367 H -5.285794 2.115221 -1.584451 H -6.578015 3.521988 0.448591 H -7.090496 4.242048 -1.058705 H -7.292989 2.526412 -0.796684 H 2.069158 -0.878720 1.549826 H -0.203995 -1.192940 2.368671 H -1.202077 -3.292601 -1.212678 H 1.101266 -3.018172 -1.989752 H 3.125927 -0.608005 -1.153823

79

H 3.277149 -2.394399 -1.623536 H 5.133962 -1.652805 -0.343319 H 4.153140 -1.145303 0.859634 H -3.059434 -1.883995 -0.608869 H -3.218178 -3.615356 0.032918 H -4.442991 -1.188252 1.227861 H -4.774186 -2.982235 1.554410 H -5.442457 -1.413318 -0.873286 H -5.839612 -3.178565 -0.472203 H -6.867770 -0.738530 0.862357 H -7.330531 -2.512865 1.131222 H -7.851466 -0.805749 -1.237882 H -8.328119 -2.573956 -0.953376 H -10.229440 -1.052099 -0.716689 H -9.351061 -0.175294 0.513242 H -9.800454 -1.842376 0.781477